La compagna di una stella esplosa

Un team di astronomi tra i quali Robert Kirshner e Peter Challis di Harvard ha rilevato un flash luminoso proveniente dalla compagna di una stella esplosa. Questa osservazione fornisce la migliore prova del tipo di sistema stellare binario che conduce all’esplosione di supernove di tipo Ia.

Lo studio rivela le circostanze della morte violenta di alcune stelle nane bianche e fornisce una più profonda comprensione sul loro possibile utilizzo come strumenti per tracciare la storia dell’espansione dell’Universo. Il tema di come le supernovae di tipo Ia si formino è stato a lungo un argomento di dibattito tra gli astronomi.

“Pensiamo che le supernovae di tipo Ia provengano da esplosioni di nane bianche in un sistema binario”, ha detto Howie Marion dell’University of Texas ad Austin, autore principale dello studio. “La teoria risale a 50 anni fa o giù di lì, ma non c’è stata alcuna prova concreta dell’esistenza di una stella compagna prima d’ora.” Gli astronomi hanno dibattuto su teorie concorrenti, per valutare se la compagna fosse una stella normale o un’altra nana bianca. “Questa è la prima volta che una normale supernova di tipo Ia è stata associata ad una stella compagna binaria”, ha detto un membro del team e professore di astronomia J. Craig Wheeler.

La teoria della stella binaria come progenitrice delle supernove di tipo Ia inizia con una stella esausta chiamata nana bianca. Deve essere aggiunta della massa a quella nana bianca per innescare l’esplosione, massa che la nana strappa da una stella compagna. Quando l’afflusso di massa raggiunge il punto in cui la stella nana è abbastanza calda e densa, tanto da accendere il carbonio e l’ossigeno al suo interno, inizia una reazione termonucleare che causa l’esplosione della nana bianca come supernova di tipo Ia.

Per lungo tempo, la teoria principale è stata che la compagna fosse una vecchia stella gigante rossa che si è gonfiata e ha espulso materiale per la nana, ma recenti osservazioni hanno sostanzialmente escluso tale concetto.
Nessuna gigante rossa è stata osservata. Il nuovo studio presenta evidenze che la stella che fornisce la massa alla nana stia ancora bruciando idrogeno al suo interno, cioè che questa stella compagna sia ancora nel fiore della vita.

Secondo il membro del team Robert P. Kirshner dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics: “Se una nana bianca esplode accanto ad una stella normale, si dovrebbe vedere un impulso di luce blu come risultato del riscaldamento della compagna. Questo è quello che i teorici hanno previsto e questo è quello che abbiamo osservato”.
“La supernova 2012cg è la pistola fumante: alcune supernove di tipo Ia provengono da nane bianche che fanno uno scambio con stelle ordinarie”.

Situata a 50 milioni di anni luce di distanza nella costellazione della Vergine, la supernova 2012cg è stata scoperta il 17 maggio 2012 dal Lick Observatory Supernova Search. Il team di Marion ha iniziato a studiarla il giorno dopo con i telescopi dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “È importante ricavare le primissime osservazioni”, ha detto Marion, “perché l’interazione con la compagna si verifica subito dopo l’esplosione”.

Il team ha continuato ad osservare la luminosità della supernova per diverse settimane con molti telescopi diversi, tra cui il telescopio al Fred Lawrence Whipple Observatory con lo strumento KeplerCam, il telescopio spaziale Swift, l’Hobby-Eberly Telescope al McDonald Observatory, e un’altra mezza dozzina. “Questa è una impresa che coinvolge tutti”, ha detto Wheeler. I membri del team provengono da una dozzina di università negli Stati Uniti, così come in Cile, Ungheria, Danimarca e Giappone.

Quello che il team ha trovato è stata l’evidenza nelle caratteristiche della luce proveniente dalla supernova che indicava che l’esplosione potesse essere stata causata da un compagna binaria.
Nello specifico, hanno trovato un eccesso di luce blu. Questo eccesso corrisponde ai modelli ampiamente accettati ideati dall’astronomo Dan Kasen della Berkeley riguardo a ciò che gli astronomi si aspettano di osservare quando una stella esplode in un sistema binario.

“La supernova è esplosa accanto ad una stella compagna, e l’esplosione ha avuto ripercussioni sulla stella compagna”, ha spiegato Wheeler. “La parte colpita di quella stella compagna dall’esplosione stellare diventa calda e luminosa. La luce blu in eccesso proviene dalla parte della stella compagna che viene riscaldata.”
Secondo i modelli, le osservazioni indicano che la stella compagna binaria abbia una massa minima di sei Soli.

Solo poche altre supernove di tipo Ia sono state osservate così prontamente come questa, ha detto Marion, ma non hanno mostrato nessun eccesso di luce blu. Sono necessari altri esempi. “Abbiamo bisogno di studiare un centinaio di eventi come questo e poi saremo in grado di fare delle statistiche”, ha detto Wheeler.
Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal .