Nella lontana galassia UGC 9379 esplode una supernova di tipo IIb

Per la prima volta, gli astronomi hanno avuto conferma diretta di una stella Wolf-Rayet (o stella WR; sigla di catalogo WR; classe spettrale W), che si trova a 360 milioni di anni luce di distanza, che muore in una violenta esplosione nota come supernova di tipo IIb.

Nonostante il Sole possa sembrare abbastanza impressionante per via delle sue dimensioni e potenza: 330.000 volte più massiccio della Terra, che rappresenta il 99,86 per cento della massa totale del sistema solare, e genera circa 400 trilioni di trilioni di watt di potenza al secondo con una temperatura superficiale di circa 10.000 gradi Celsius, per una stella, è un peso leggero.

Le stelle denominate WR sono veri colossi cosmici, sono più di 20 volte, più massicce del Sole e almeno cinque volte più calde. Poiché queste stelle sono relativamente rare e spesso oscurate, gli scienziati non sanno molto sulla loro formazione e/o morte. Ma non ancora per molto, grazie al Palomar Transient Factory (IPTF) un sistema robotizzato per indagini astronomiche, che si trova sul Mount Palomar Observatory, in California, e utilizza le risorse presso il National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) e Energy Sciences Network (ESnet), entrambi situati presso il Dipartimento degli Stati Uniti Lawrence Berkeley National Laboratory Energy (Berkeley Lab).

La stella Wolf-Rayet che si trova nei pressi della costellazione Bootes è morta in una violenta esplosione nota come supernova di tipo IIb. I ricercatori dell’Istituto Weizmann di Israele di Scienza e guidati da Avishay Gal-Yam sono riusciti a catturare la supernova SN 2013cu poche ore prima dalla sua esplosione, riuscendo a coordinare i telescopi terrestri e spaziali per osservare l’evento circa 5,7 ore e 15 ore dopo l’autodistruzione. Queste osservazioni stanno fornendo preziose informazioni sulla vita e la morte delle stelle WR.

Secondo i ricercatori e astronomi, questa nuova tecnologia ci permette di osservare e studiare stelle che esplodono in un maniera più dettagliata. “Saremmo in grado di studiare in tempo reale le supernove”, afferma Gal-Yam, un astrofisico presso il Dipartimento di Fisica delle particelle e astrofisica del Weizmann Institute. Egli è anche l’autore di una recente pubblicazione su Nature.

“Per la prima volta, siamo stati in grado di osservare direttamente l’esposione di una stella WR, costatando che tali stelle si trsformano in supernovae di tipo IIb”, continua Peter Nugent, che dirige il Computational Cosmology Center di Berkeley Lab (C3).

“Quando ho identificato il primo esempio di una supernova di tipo IIb nel 1987, sognavo che un giorno avremmo avuto una prova diretta di che tipo di stella si sarebbe trattato. Ora possiamo dire che si tratta di stelle Wolf-Rayet, almeno in alcuni casi”, afferma Alex Filippenko, professore di astronomia all’Università di Berkeley. Anche Filippenko e Nugent sono entrambi co-autori dell’articolo su Nature.

eslposione supernova sn 2013cu tipo IIB
Galassia UGC 9379 (a sinistra, immagine dalla Sloan Digital Sky Survey, SDSS), situata a circa 360 milioni di anni luce di distanza dalla Terra, il team ha scoperto una nuova fonte di luce luminosa blu (a destra, contrassegnata da una freccia, immagine dal telescopio robotico da 60 pollici a Palomar Observatory). Questa giovane supernova ha segnato la morte esplosiva di una stella massiccia in quella galassia lontana.

Alcune stelle supermassicce si trasformano in Wolf-Rayets nelle fasi finali della loro vita. Gli scienziati nutrono un particolare interesse per queste stelle perché pensano che siano le responsabili degli elementi chimici che arricchiscono le galassie trasformandosi poi nei mattoni della vita dei pianeti.

“Stiamo gradualmente determinando quali tipi di stelle esplodono, e perché, e quali tipi di elementi producono”, afferma Filippenko. “Questi elementi sono fondamentali per l’esistenza della vita. Grazie a questi fenomeni naturali stiamo cercando di capire le nostre origini stellari”.

Tutte le stelle, indipendentemente dalle dimensioni, trascorrono la loro vita fondendo atomi di idrogeno creando l’elio. Una stella più massiccia esercita più gravità e accelera la fusione nel nucleo della stella stessa, generando energia per contrastare il collasso gravitazionale. Quando l’idrogeno si esaurisce, una stella supermassiccia continua a fondere elementi più pesanti come il carbonio, ossigeno, neon, sodio, magnesio e così via, fino a quando il suo nucleo diventa ferroso. A questo punto, gli atomi (anche particelle subatomiche) sono talmente uniti fra loro che la fusione non rilascia più energia nella stella. La legge meccanica quantistica ci insegna che due elettroni non possono occupare lo stesso stato quantico.

Le conseguenze sono un collasso della stella, i protoni e gli elettroni uniti al nucleo, rilasciano una quantità enorme di energia e neutrini. Questi, a loro volta, alimentano un onda d’urto che scatena un’esplosione a noi nota come supernova.

La fase di Wolf-Rayet si verifica prima della supernova. Come la fusione nucleare rallenta, gli elementi pesanti forgiati nel nucleo ascesi della stella in superficie scatenando forti venti. Questi venti versato una quantità enorme di materiale nello spazio e oscurano la stella agli indiscreti telescopi sulla Terra.

Grazie ad alcune modifiche apportate alle strumentazioni, i dati raccolti dal Palomar Observatory, California, viaggiano più di 400 km da NERSC a Oakland via High Performance Wireless Research and Education Network del National Science Foundation e dal Dipartimento di ESnet di energia. Al NERSC, il Real-Time Transient Detection Pipeline che passa al setaccio i dati, individua gli eventi da seguire e invia un avviso per gli scienziati all’IPTF.

Tutto ciò è possibile grazie all’eredità del Palomar Transient Factory (PTF), disegnato nel 2008 per tracciare in modo sistematico il cielo transitorio utilizzando la stessa telecamera a Palomar Observatory. L’anno scorso Nugent e colleghi del Caltech e UC Berkeley hanno apportato delle modifiche significative alla pipeline di rilevamento transitorio per il progetto all’IPTF. E’ stato aggiornato anche l’hardware della pipeline. Il team all’IPTF ha anche apportato miglioramenti sugli algoritmi di apprendimento automatico introducendo anche aggiornamenti che riguardano stelle e galassie.

Grazie a questa strumentazione sono anche in grado di calcolare le orbite degli asteroidi in maniera più accurata.

Fonte articolo e immagine: http://www.lbl.gov/

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