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Sabato, novembre 26, 2022

Supernova Forensics: otto anni dopo, una misteriosa esplosione stellare rivela ancora segreti

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La supernova nota come 2014C è avvenuta otto anni fa, ma gli scienziati stanno ancora osservando e imparando dalle sue conseguenze. L'esplosione molto debolmente visibile è mostrata cerchiata in rosso. Credito: Sloan Digital Sky Survey


Lo studio che include ricercatori dell'Università di Chicago analizza le conseguenze della supernova del 2014.

Un gruppo internazionale di astronomi ha scoperto nuovi indizi su una misteriosa esplosione stellare scoperta otto anni fa, ma che continua ad evolversi anche sotto gli occhi degli scienziati.

I risultati aiutano gli astronomi a comprendere meglio il processo di come le stelle massicce, giganti molto più grandi del nostro sole, vivono e muoiono.


Lo studio è stato pubblicato The Astrophysical Journal da un gruppo guidato dall'Università del Texas ad Austin (UT Austin) e che include scienziati del University of Chicago.

Le vite del 2014C

Nel 2014, gli astronomi hanno individuato un punto luminoso improvviso nel cielo, un segno sicuro che una stella era esplosa nello spazio.

Quando una stella in esplosione viene rilevata per la prima volta, gli astronomi di tutto il mondo corrono per seguirla con i telescopi poiché la luce che emette cambia rapidamente nel tempo. Osservando come si evolve, usando telescopi in grado di vedere la luce visibile e anche i raggi X, le onde radio e luce infrarossa, gli scienziati possono dedurre le caratteristiche fisiche del sistema.

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Questo schema mostra i vari ejecta e venti (rosso e viola) emessi dalla stella che esplode (sinistra, gialla). Il disco dell'inviluppo comune (blu) circonda entrambe le stelle, quella che esplode come supernova e il suo partner binario (non mostrato). Lo strato limite attorno al disco dell'inviluppo comune è la fonte dell'idrogeno che il team ha rilevato. Credito: B. Thomas et al./UT Austin

In questo modo molte volte, gli astronomi hanno identificato le firme e raggruppato queste stelle che esplodono in categorie. 2014C, come è stato chiamato questo particolare evento, sembrava quella che viene chiamata una supernova di tipo Ib. Sono ciò che accade quando le stelle più grandi conosciute nell'universo muoiono.

In effetti, gli scienziati pensano che 2014C fosse probabilmente originariamente non una ma due stelle in orbita l'una intorno all'altra, una più grande dell'altra. La stella più massiccia si è evoluta più rapidamente, si è espansa e il suo strato esterno di idrogeno è stato risucchiato via. Quando alla fine ha esaurito il carburante, il suo nucleo è crollato, innescando una gigantesca esplosione.

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Ricerca Prof. Vikram Dwarkadas


Tuttavia, le osservazioni nei primi 500 giorni dopo l'esplosione avevano mostrato che stava emettendo ancora di più Raggi X nel tempo, cosa insolita e osservata solo in un piccolo numero di supernove. "Suggeriva che l'onda d'urto stesse interagendo con materiale denso", ha affermato Vikram Dwarkadas, professore di astronomia e astrofisica dell'Università di Chicago.

Il gruppo ha deciso di raccogliere tutti i dati sul 2014C, compresi i nuovi dati ottenuti e dagli studi degli ultimi otto anni, e di inserirli in un quadro coerente di ciò che è successo alla stella.

Le emissioni di raggi X, la luce infrarossa e le onde radio hanno mostrato tutti lo schema caratteristico dell'aumento e poi della diminuzione. Nel frattempo, la luce ottica, misurata dal telescopio Hobby-Eberly di UT Austin, sembrava rimanere stabile. Il segnale radio ha mostrato che l'onda d'urto si stava espandendo a una velocità molto elevata, mentre la luce ottica indicava una velocità molto più bassa.

I ricercatori hanno suggerito che lo strano comportamento avesse a che fare con una densa nuvola di idrogeno attorno alle due stelle che era rimasta all'inizio della loro vita.

Quando la stella è esplosa, ha prodotto un'onda d'urto che viaggiava a qualcosa come 67 milioni di miglia orarie in tutte le direzioni. Quando l'onda d'urto ha raggiunto questa nuvola, il suo comportamento sarebbe stato influenzato dalla forma della nuvola.

Queste supernove sono ciò che accade quando le stelle più grandi conosciute nell'universo muoiono.

Nel modello più semplice, questa nuvola sarebbe considerata sferica e simmetrica. Tuttavia, se la nuvola avesse formato una "ciambella" attorno alle due stelle, cioè più spessa al centro, la parte più spessa dell'anello rallenterebbe l'onda d'urto, rivelandosi nella luce ottica come materiale che si muove più lentamente. Nel frattempo, nelle aree più sottili, l'onda d'urto si precipiterebbe in avanti, come si vede nelle onde radio. "Pensa all'acqua che colpisce una roccia al centro del fiume", ha detto Dwarkadas.

Rimangono interrogativi, hanno detto gli scienziati, ma questa irregolarità potrebbe spiegare le diverse velocità dell'onda d'urto indicate dalle diverse lunghezze d'onda.

Lo studio ha fornito preziosi indizi sull'evoluzione di queste stelle e sulla massa perduta da questi sistemi e, in un senso più ampio, sulla vita e la morte di queste stelle relativamente misteriose, hanno affermato gli scienziati.



"In senso lato, la questione di come le stelle massicce perdono la loro massa è la grande questione scientifica che stavamo perseguendo", ha affermato J. Craig Wheeler, professore di UT Austin e membro del team. “Quanta massa? Dove si trova? Quando è stato espulso? Con quale processo fisico? Quelle erano le macro domande che stavamo cercando.

"E il 2014C si è appena rivelato un evento unico davvero importante che illustra il processo".

Per ulteriori informazioni su questa ricerca, vedere Supernova straordinaria rivela i segreti agli astronomi.

Riferimento: "Seven Years of SN 2014C: a Multi-Wavelength Synthesis of an Extraordinary Supernova" di Benjamin P. Thomas, J. Craig Wheeler, Vikram V. Dwarkadas, Christopher Stockdale, Jozsef Vinko, David Pooley, Yerong Xu, Greg Zeimann e Phillip MacQueen, 4 maggio 2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac5fa6
arXiv: 2203.12747


Lo studio è stato condotto da Benjamin Thomas dell'Università del Texas ad Austin. L'altro ricercatore dell'Università di Chicago sull'articolo era Yerong Xu, SM'20, ora con l'Università di Palermo in Italia. Per l'elenco completo di collaboratori e telescopi, vedere il documento.

Finanziamento: US National Science Foundation, US Department of Energy, NASA, Osservatorio Chandra, Ufficio nazionale per la ricerca, lo sviluppo e l'innovazione dell'Ungheria.

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