A = A e non A: supernova a lunga esplosione

di Daniele Burgio, Massimo Leoni e Roberto Sidoli

Il processo che porta a una supernova si produce quando una stella, dotata di una massa almeno otto volte più grande di quella solare, esaurisce il suo combustibile nucleare e quindi collassa: dinamica che determina un'immensa ma di solito breve esplosione, che proietta nello spazio un'enorme quantità di materiale della stella in via di autodistruzione, oltre a luce solare di intensità incredibile.

Tale processo di collasso e super esplosione di una stella, il quale dura di regola da 10 secondi a pochi minuti, già di per sé demolisce la logica formale con il suo vetusto e sorpassato A = A.

Infatti A, la supernova, in ogni istante e nanosecondo della sua fase esplosiva risulta se stessa ma, simultaneamente, anche un altro ente che via via collassa, scagliando continuamente negli abissi cosmici quantità quasi inimmaginabili di massa ed energia.

La già pessima situazione per la decrepita logica formale, secondo la quale in ogni singolo momento A = A, si è fatta ancora più disastrosa quando è stata osservata nel 2018 una particolare e prolungata supernova che ha continuato a collassare, emettere massa-energia e quindi autotrasformarsi profondamente, secondo per secondo, nanosecondo per nanosecondo, durante un arco temporale di molte ore.

Per molte ore consecutive, quindi, si è assistito ad A (la supernova ad esplosione relativamente lenta) = A (ciò che mano a mano rimaneva della sua massa iniziale) ma simultaneamente, nanosecondo per nanosecondo, anche non A: ossia tutta la materia via via espulsa nello spazio cosmico dalla stella IPTF14ggr, ora in esame.

"Una supernova si verifica quando una stella, dotata di una massa almeno otto volte più grande di quella del Sole, esaurisce il suo combustibile nucleare, causando un collasso del nucleo stellare. Questo processo è accompagnato da un’esplosione che proietta nello spazio un’enorme quantità di materiale che faceva parte degli strati più esterni della stella. Tutto quello che rimane è una densa stella di neutroni, che concentra una massa maggiore di quella del Sole in un diametro di pochi chilometri.

Nascita e morte di una supernova debole

A partire da sinistra, le tre immagini affiancate rappresentano tre momenti prima, durante e dopo l’apparizione della supernova debole iPTF14gqr, visibile nel piccolo cerchio dell’immagine al centro, vicino a una galassia a spirale che dista da noi circa 920 milioni di anni luce. (Credit NASA/JPL-Caltech/R. Hurt)

L’oggetto celeste iPTF14gqr era una stella di questo tipo, cioè molto più massiccia del Sole, ma quando è collassata ha dato vita a una supernova sorprendentemente debole ed effimera, proiettando nello spazio materia corrispondente a un quinto della massa solare. Secondo un articolo pubblicato su “Science” da Kishalay De del California Institute of Technology (Caltech) e colleghi il suo materiale esterno è stato risucchiato dall’attrazione gravitazionale di una stella compagna compatta, molto densa e finora invisibile.

“Abbiamo visto collassare il nucleo di questa stella massiccia, ma abbiamo anche osservato che la massa espulsa era assai poca”, ha commentato Mansi Kasliwal, sempre del Caltech, coautrice dell’articolo. “Chiamiamo questo tipo di fenomeno, previsto da tempo per via teorica, una ultra-stripped envelope supernova: è la prima volta che si trova una prova sperimentale convincente del collasso di una stella fortemente depauperata del suo involucro esterno”.

La scoperta è stata un indubbio successo sperimentale, ma non sarebbe stata possibile senza i modelli teorici elaborati da Anthony Piro, della Carnegie Institution, che hanno guidato l’interpretazione dei dati registrati.

Le conclusioni dello studio sulla presenza di una stella compagna di iPTF14gqr stabiliscono anche che si è trattato a tutti gli effetti dell’osservazione in diretta della nascita di un sistema binario formato da due oggetti estremamente densi e compatti.

Un grosso aiuto è stato dato infine dalla fortuna. Un evento simile è non solo di breve durata ma anche estremamente raro. I primi dati sono stati registrati grazie all’intermediate Palomar Transient Factory (iPTF), cioè un monitoraggio del cielo notturno effettuato presso l’Osservatorio di monte Palomar, in California, con lo scopo di scovare eventi transitori.

L’evento iPTF14gqr è stato osservato fortuitamente nelle primissime ore dopo l’esplosione. Quando è stato fuori portata per l’osservatorio di Palomar, è stato seguito da molti altri osservatori del mondo, riuniti nella rete GROWTH. Ma è stato solo grazie alle osservazioni delle prime fasi della supernova che i ricercatori hanno potuto dedurre le origini dell’esplosione).[1]