17 Gen 2019 Ritratto della Morte di una Stella Titanica
Un team internazionale di astronomi, guidato dall’Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha pubblicato su Nature uno studio dettagliato sulla morte di una stella massiccia, che ha dato luogo a un lampo di raggi gamma (GRB) nel corso di un evento di ipernova.
Alla fine della loro vita le stelle massicce vanno incontro a una fine esplosiva, una fine brillante che può offuscare in luminosità l’intera galassia che le ospita. “La prima ipernova è stata rilevata nel 1998 come tipo energetico di supernova successiva a un lampo di raggi gamma. Si è trattata della prima evidenza di una connessione tra i due fenomeni”, spiega Luca Izzo, a guida dello studio. Lo scenario proposto per spiegare il fenomeno coinvolge una stella oltre 25 volte più massiccia del Sole che, dopo aver esaurito il combustibile nucleare a disposizione, va incontro al collasso del nucleo, durante il quale si forma un buco nero e, allo stesso tempo, vengono espulsi due getti polari di materiale ad alta velocità. Tali getti impattano sugli strati esterni della stella e, una volta giunti al di fuori della superficie stellare, producono lampi gamma rilevabili. Alla fine vengono espulsi gli strati esterni della stella nel corso di un’esplosione di ipernova, decine di volte più luminosa di una tipica supernova.
Anche se la connessione tra GRB e ipernove è stata ben stabilita nel corso di oltre 20 anni, sono state osservate varie ipernove prive di GBR associati. “Questo lavoro ci ha permesso di scoprire il nesso mancante tra questi due tipi di ipernove grazie alla scoperta di un ingrediente aggiuntivo: una sorta di bozzolo caldo che si genera attorno al getto man mano che si propaga attraverso gli strati esterni della stella progenitrice. Il getto trasferisce una parte significativa della sua energia al bozzolo e, se riesce a raggiungere la superficie della stella, produrrà l’emissione di raggi gamma che conosciamo come GRB”, spiega Izzo. D’altro canto, il getto può non riuscire a penetrare gli strati esterni della stella e ad emergere nello spazio circumstellare se non possiede l’energia necessaria. In questo caso dovremmo osservare un’ipernova ma non un lampo di raggi gamma.
Immagine dell’esplosione ottenuta dal Gran Telescopio Canarias
Il 5 Dicembre 2017 il lampo gamma GRB 171205A è stato rilevato in una galassia a 500 milioni di anni luce dalla Terra. Per quanto così lontano, è il quarto GRB più vicino mai osservato, considerando che simili eventi sono davvero rari. In effetti le prime caratteristiche di ipernova sono state individuate utilizzando il Gran Telescopio Canarias, a La Palma. “È stato possibile solo perché la luminosità del getto era molto più debole del solito, dal momento che in genere i getti offuscano l’ipernova durante la prima settimana. Ciò che abbiamo osservato, tuttavia, era una componente molto peculiare, che ha mostrato velocità di espansione e abbondanze chimiche senza precedenti”, chiarisce Antonio de Ugarte Postigo, tra gli autori dello studio.
La composizione chimica e le velocità di espansione corrispondono a ciò che ci si aspetta se si ipotizza la presenza di un bozzolo insieme al getto sulla superficie della stella. Tale struttura è già stata prevista, ma mai confermata. Il bozzolo osservato durante i primi giorni ha trascinato materiale al di fuori dall’interno della stella e la sua composizione chimica è stata determinata nello studio. Dopo pochi giorni, questa componente si è affievolita e l’ipernova si è evoluta in modo simile a quelle già analizzate.
L’energia totale emessa dal getto durante questi primi giorni è stata maggiore di quella del GRB, e questo implica che il getto ha trasferito gran parte della sua energia al bozzolo. Indica inoltre che l’energia del lampo gamma dipende dall’interazione tra il getto, il materiale stellare e questa nuova componente, il bozzolo. Quando il getto è in grado di perforare completamente lo strato che inviluppa la stella morente, vengono emessi raggi gamma ad alta energia rilevabili dai nostri telescopi.
Nell’immagine rappresentazione artistica dell’ipernova, con il getto e il bozzolo
Source: Anna Serena Esposito
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