Gli astronomi dell’European Southern Observatory (ESO) hanno utilizzato la spettropolarimetria del VLT per catturare la geometria iniziale, fugace, del shock breakout di una stella supergigante rossa, riscrivendo i modelli teorici.
Una nuova e rivoluzionaria osservazione, condotta con il Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory (ESO), ha permesso agli astronomi di svelare la morte esplosiva di una stella nel preciso istante in cui l’onda d’urto del blast si faceva strada attraverso la sua superficie. Per la prima volta in assoluto, è stata rivelata la forma dell’esplosione di una supernova nella sua fase iniziale, una finestra osservativa che sarebbe svanita in meno di un giorno.
La supernova SN 2024ggi, localizzata nella galassia NGC 3621 (a “soli” 22 milioni di anni luce, in direzione della costellazione dell’Idra), è stata rilevata la notte del 10 aprile 2024. Il team internazionale, guidato da Yi Yang, assistente professore presso la Tsinghua University di Pechino, ha agito con eccezionale prontezza. Dopo un processo di approvazione accelerato, il VLT in Cile è stato puntato verso l’esplosione appena 26 ore dopo la rilevazione iniziale.
La posizione della supernova SN 2024ggi nella galassia NGC 3621. È stata scattata l’11 aprile 2024, appena 26 ore dopo la rilevazione iniziale della supernova. L’immagine è stata ottenuta con lo strumento FORS2 installato sul Very Large Telescope (VLT) dell’ESO. Tra le altre capacità, FORS2 consente di ottenere spettri in luce polarizzata. Questa tecnica, chiamata spettropolarimetria, fornisce informazioni cruciali sulla forma dell’esplosione anche se essa appare come un singolo punto vista dalla Terra
. Crediti: ESO/Y. Yang et et al.”
Spettropolarimetria: la tecnica che ha rivelato la geometria nascosta
L’occasione era eccezionalmente rara, poiché la fase iniziale del breakout dura pochissime ore. Il progenitore di SN 2024ggi era una supergigante rossa, con una massa stimata tra 12 e 15 volte quella del Sole.
Dietrich Baade, astronomo dell’ESO in Germania e co-autore dello studio pubblicato oggi su Science Advances, ha spiegato il significato della tempestività: “Le prime osservazioni del VLT hanno catturato la fase in cui la materia accelerata dall’esplosione, vicino al centro della stella, è fuoriuscita attraverso la superficie stellare. Per alcune ore, la geometria della stella e della sua esplosione hanno potuto essere, e sono state, osservate insieme.”
Per penetrare la geometria dell’esplosione, il team ha utilizzato una tecnica chiamata spettropolarimetria, impiegando lo strumento FORS2 installato sul VLT, l’unica struttura nell’emisfero australe in grado di eseguire tale misurazione.
Lifan Wang, co-autore e professore presso la Texas A&M University, ha chiarito l’efficacia del metodo: “La spettropolarimetria fornisce informazioni sulla geometria dell’esplosione che altri tipi di osservazione non possono fornire poiché le scale angolari sono troppo piccole.”
Rappresentazione artistica di una stella che sta per esplodere in supernova. Crediti: ESO/L. Calçada
La forma “a oliva” e le implicazioni per i modelli stellari
Analizzando i dati di polarizzazione della luce, gli astronomi hanno scoperto che il getto iniziale di materiale espulso aveva una forma a oliva, fortemente indirizzata sopra e sotto la stella. Sebbene questa forma si sia appiattita man mano che l’esplosione si espandeva e interagiva con il materiale circostante, l’asse di simmetria è rimasto invariato.
Questo risultato fornisce un indizio cruciale sui meccanismi esatti alla base della morte esplosiva di stelle massicce, un tema ancora fortemente dibattuto. Yi Yang ha sintetizzato l’importanza della scoperta: “La geometria di un’esplosione di supernova fornisce informazioni fondamentali sull’evoluzione stellare e sui processi fisici che portano a questi fuochi d’artificio cosmici.” E ha concluso sul significato del ritrovamento geometrico: “Questi risultati suggeriscono un meccanismo fisico comune che guida l’esplosione di molte stelle massicce, il quale manifesta una simmetria assiale ben definita e agisce su larga scala”, secondo Yang.
Questa conoscenza permette ora agli astrofisici di escludere alcuni dei modelli di supernova attualmente in uso e di affinare quelli esistenti. Ferdinando Patat, co-autore e astronomo dell’ESO, ha concluso sottolineando il valore della collaborazione internazionale: “Questa scoperta non solo rimodella la nostra comprensione delle esplosioni stellari, ma dimostra anche cosa si può ottenere quando la scienza trascende i confini. È un potente promemoria che la curiosità, la collaborazione e l’azione rapida possono sbloccare profonde intuizioni sulla fisica che plasma il nostro Universo.”
