Gli scienziati scoprono per la prima volta la forma di una supernova che esplode

È stata osservata per la prima volta la forma di una supernova a poche ore dall'esplosione. A farlo è stato un team internazionale di astronomi, che è riuscita a catturare i dati su SN2024ggi, supernova esplosa nella galassia NGC3621 a 22 milioni di anni-luce il 10 aprile 2024. Le osservazioni sono avvenute con il Very Large Telescope (VLT) in Cile. Utilizzando la tecnica della spettropolarimetria, gli astronomi hanno scoperto come l'esplosione di una supernova possieda inizialmente una simmetria assiale, simile ad una oliva, invece che sferica come si pensava in precedenza. Una supernova è lo stadio esplosivo finale di stelle di massa superiore alle 8 masse solari in grado di emettere tanta energia in pochi secondi quanto fa il Sole nella sua intera vita, addirittura superando la luminosità di una intera galassia. La supernova in questione è stata il risultato del collasso di una stella supergigante rossa, con una massa da 12 a 15 volte quella del re del Sistema Solare e un raggio 500 volte più grande. Lo studio permetterà di indagare più a fondo questi fuochi d'artificio cosmici, permettendoci di rifinire i modelli che ne descrivono il comportamento.

Lo studio sulla vera forma della supernova: l’osservazione ravvicinata nel tempo

Il 10 aprile 2024 la supernova SN2024ggi è esplosa nella galassia NGC3621 a 22 milioni di anni-luce dalla Terra in direzione della costellazione dell'Idra. Grazie alla prontezza di Yi Yang, professore alla Singhua University a Pechino e primo autore dello studio, a sole 26 ore di distanza i grandi occhi del telescopio VLT in Cile sono stati puntati in direzione della supernova. Grazie a questa osservazione così ravvicinata, combinata con la tecnica della spettropolarimetria, gli astronomi sono stati in grado di osservare la vera forma di una esplosione di supernova prima che questa interagisca col materiale circostante.

Una esplosione di supernova è l'esito finale della vita di stelle di massa superiore alle 8 masse solari. Queste ultime, avendo sintetizzato ferro e nichel nel nucleo, non sono più in grado di sostenersi tramite le reazioni di fusione nucleare, lasciando così liberi gli strati esterni della stella morente di collassare per effetto della gravità verso il nucleo di ferro e nichel centrale. Il collasso avviene a velocità prossime a quelle della luce, accumulando sempre più materiale nel nucleo che ad un certo punto si indurisce (per effetto della formazione di un nucleo di neutroni) causando un rimbalzo del materiale ancora in caduta verso il centro. Questo rimbalzo genera una onda d'urto, l'esplosione di supernova appunto, che causa una disintegrazione della stella.

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Inizialmente si pensava che tale onda d'urto avesse una simmetria sferica, cioè che si propagasse ugualmente in tutte le direzione. Il nuovo studio invece ci mostra come l'onda d'urto si propaga verso l'esterno in direzioni preferenziali, con una simmetria di tipo assiale, simile ad una oliva. Questa simmetria viene però mantenuta solo nelle fasi iniziali dell'esplosione, dal momento che l'interazione col materiale che circonda la stella modifica la simmetria in una simil-sferica. Grazie a questi nuovi dati, gli astronomi saranno in grado di comprendere meglio la natura di questi eventi estremi, scartando quei modelli fisici che non prevedono simmetria assiale e al contempo rifinendo quelli che invece la prevedono.

Come è stata scoperta la forma della supernova appena esplosa

Dal momento che una supernova è il risultato del collasso di una singola stella, a causa delle distanze in gioco, essa appare come una manciata di pixel brillanti nelle immagini ottenibili con i telescopi più potenti al mondo. Comprenderne quindi la forma solo attraverso le immagini è praticamente impossibile. Tuttavia, la luce possiede altre caratteristiche oltre alla sua intensità, come la polarizzazione, ovvero la direzione in cui oscillano i campi elettrici e magnetici che costituiscono la luce. La polarizzazione è una proprietà della luce osservabile in tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico. La luce del Sole e di altre stelle non è polarizzata poiché oscilla in tutte le direzioni. Gli schermi dei telefoni cellulari e dei televisori emettono luce polarizzata, ovvero luce che ha una direzione di oscillazione preferita.

La tecnica della spettropolarimetria è in grado di fornire informazioni sulla geometria dell'esplosione che altri tipi di osservazione non possono fornire perché le scale angolari sono troppo piccole. Anche se la stella che esplode appare come un singolo punto, la polarizzazione della sua luce porta con sé indizi nascosti sulla sua geometria. L'unico strumento in grado di effettuare misure spettropolarimetriche nell'emisfero australe è FORS2 installato sul VLT. Se la geometria dell'esplosione fosse stata sferica, allora lo strumento avrebbe osservato una polarizzazione netta dell'oggetto pari a zero, poiché la simmetria circolare avrebbe annullato tra di loro la polarizzazione dei singoli fotoni. Dal momento però che la polarizzazione netta misurata è stata diversa da zero, gli astronomi hanno così dedotto che l'oggetto non avrebbe simmetria sferica, ma piuttosto assiale, con l'esplosione iniziale di materiale che aveva la forma di un'oliva.