Comunicato Stampa

Identificata una bomba stellare pronta ad esplodere

Gli astronomi trovano un ottimo sospetto per una supernova Ia

17 Novembre 2009

Usando il Very Large Telescope dell’ESO e la sua abilità per ottenere immagini così nitide come se fossero state prese dallo spazio, gli astronomi hanno ottenuto il primo filmato a rallentatore di uno strato di materia piuttosto inusuale espulso da una “stella vampiro”, che nel Novembre 2000 subì un’esplosione dopo aver inglobato parte della materia della sua compagna. Ciò ha permesso agli astronomi di determinare la distanza e la luminosità intrinseca dell’oggetto che è esploso. È risultato che questo sistema di stelle doppie è uno dei migliori candidati per essere uno dei tanto ricercati progenitori delle stelle che esplodono come supernovae Ia, la cui comprensione e’ fondamentale per gli studi dell’energia oscura.

“Uno dei maggiori problemi nell’astrofisica moderna è il fatto che non sappiamo ancora esattamente che genere di sistema stellare esploda come una  supernova Ia”, afferma Patrick Woudt, dell’Università di Cape Town e autore principale dell’articolo che riporta i risultati. “Poichè queste supernovae giocano un ruolo cruciale nel mostrare che l’espansione dell’Universo sta attualmente accelerando, spinta da una misteriosa energia oscura, è piuttosto imbarazzante”.

Gli astronomi hanno studiato un oggetto conosciuto come V445 nella costellazione di Puppis ( “la Poppa”) in gran dettaglio. V445 Puppis è la prima, e fino ad ora unica, nova che non mostra nessuna traccia di idrogeno. Ciò fornisce la prima prova di un’esplosione sulla superficie di una nana bianca ricca di elio. “Questo è importante, poiché sappiamo che supernovae Ia mancano di idrogeno”, afferma il co-autore Danny Steeghs, dall’Università di Warwick, Regno Unito, “ e la stella compagna in V445 Pup si adatta esattamente a ciò mancando anch’essa di idrogeno e liberando invece elio gassoso sulla nana bianca”.

Nel Novembre 2000, questo sistema e’ esploso in una nova, diventando 250 volte più luminoso di prima ed espellendo una grande quantità di materia nello spazio.

Il gruppo di astronomi ha utilizzato lo strumento di ottica adattativa NACO [1] sul Very Large Telescope (VLT) dell’ESO per ottenere immagini molto nitide di V445 Puppis in un arco di tempo di due anni. Le immagini mostrano un involucro bipolare, inizialmente con uno stretto restringimento, con lobi su ciascun lato. Si vedono anche due noduli su entrambe le estremità dell’involucro, che sembrano muoversi a circa 30 milioni di chilometri orari. L’involucro stesso – a differenza di ogni osservazione precedente di una nova – si muove a circa 24 milioni di chilometri orari. Uno spesso disco di polveri, che deve essere stato prodotto durante l’ultima esplosione, oscura le due stelle centrali.

“L’incredibile dettaglio che possiamo vedere su così’ piccola scala – circa 100 millisecondi, che è la grandezza apparente di una moneta da 1 Euro vista da circa 40 chilometri – è possibile solo grazie alla tecnologia ottica di ottica adattativa disponibile su grandi telescopi terrestri come il VLT dell’ESO”, afferma Steeghs.

Una supernova è uno dei modi in cui una stella può terminare la sua vita, esplodendo in grandiosi
“fuochi d’artificio”. Una famiglia di supernovae, chiamata supernovae Ia, sono di particolare interesse in cosmologia poiché possono essere usate come “candele standard” per misurare le distanze nell’Universo [2] e quindi possono essere usate per calibrare l’espansione accelerata che è portata avanti dall’energia oscura.

Una caratteristica determinante delle  supernovae Ia è la mancanza di idrogeno nel loro spettro. L’idrogeno è  l’elemento chimico più diffuso nell’Universo. Supernovae di questo genere è molto probabile che sorgano in sistemi composti da due stelle, una delle quali è il prodotto finale della vita di una stella simili al sole, ovvero una nane bianca [3]. Quando queste nane bianche, agendo come vampiri stellari che risucchiano la materia dalla loro compagna, diventano più pesanti di un dato limite, diventano instabili ed esplodono [4].

L’accumulo  di massa non è un processo semplice. Quando la nana bianca cannibalizza la sua preda, la materia si accumula sulla sua superficie. Se questo strato diventa troppo denso, diventa instabile ed esplode in una nova. Queste piccole esplosioni controllate espellono parte della materia accumulata nello spazio. La domanda cruciale è sapere se la nana bianca può guadagnare peso nonostante questa splosione, cioè se parte della materia presa dalla compagna rimane sulla nana bianca, così che potrà diventare abbastanza pesante per esplodere come supernova.

Combinando le immagini del NACO con i dati ottenuti con diversi altri telescopi [5] gli astronomi hanno potuto determinare la distanza del sistema – circa 25 000 anni luce dal Sole - e la sua luminosità intrinseca – 10 000 volte più luminoso del Sole. Ciò implica che la nana bianca vampiro in questo sistema ha una massa elevata che è vicina al suo limite fatale e allo stesso tempo viene ancora nutrita dalla sua compagna ad un ritmo elevato. “Non e’ ancora chiaro se V445 Puppis esploderà infine come una supernova, o se la corrente esplosione della nova abbia escluso questa possibilita’ espellendo troppa materia nello spazio”, afferma Woudt. “Ma abbiamo un buon sospetto per una futura  supernova Ia”.

Note

[1] L’ottica adattativa è una tecnica che permette agli astronomi di ottenere un’ immagine di un oggetto senza l’effetto sfocante dell’atmosfera. Si veda la pagina sull’ottica adattabile su: http://www.eso.org/public/astronomy/technology/adaptive_optics.html
[2] Si veda per esempio http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html
[3] Le nane bianche rappresentano il prodotto evolutivo finale delle stelle con massa iniziale fino a poche masse solari. Una nana bianca è il nocciolo stellare  che rimane quando una stella come il Sole rilascia i suoi strati esterni verso la fine della sua vita attiva. Una nana bianca e’ composta essenzialmente da carbonio e ossigeno. Questo processo normalmente conduce anche alla formazione di una nebulosa planetaria circostante.
[4] Il limite di Chandraesekhar, così chiamato dal fisico indiano Subrahmanyan Chandraesekhar, è circa 1,4 volte la massa del Sole. Quando una nana bianca raggiunge una massa vicino a questo limite, sia risucchiando materia dalla compagna sia fondendosi con un’altra nana bianca, si trasformerà in una bomba termonucleare che brucerà carbonio e ossigeno in maniera esplosiva.
[5] Il gruppo ha usato anche lo strumento SOFI sul New Technology Telescope dell’ESO, lo spettrografo IMACS sul telescopio Magellan Baade di 6,5 metri, la Infrared Survey Facility e la telecamera SIRIUS alla stazione Southerland dell’Osservatorio Astronomico del Sud Africa.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è stata presentata in un articolo che apparirà nell’edizione del 20 Novembre 2009 dell’ Astrophysical Journal, vol 706, p. 738 (“The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis”, di P. A. Woudt e altri).

Il gruppo di ricerca e’ composto da P. A. Woudt e B. Warner (Università di Cape Town, Sud Africa), D. Steeghs e T. R. Marsh (Università di Warwick, UK), M. Karovska e G. H. A. Roelofs (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA, USA), P. J. Groot e G. Nelemans (Radboud University Nijmegen,Paesi Bassi), T. Nagayama (Università di Kyoto, Giappone), D. P. Smits (Università del Sud Africa, Sud Africa), e T. O’Brien (Università di Manchester, UK).

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 14 paesi: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Olanda, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera e Gran Bretagna. L’ESO mette in atto un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strutture astronomiche da terra che consentano agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo preminente nel promuovere e organizzare cooperazione nella ricerca astronomica. L’ ESO gestisce tre siti unici di livello mondiale in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope, l’osservatorio astronomico nella banda visibile più d’avanguardia al mondo. L’ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO sta pianificando al momento un Telescopio Europeo Estremamente Grande ottico/vicino-infrarosso di 42 metri, l’E-ELT, che diventerà “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo”.

Links

• Articolo scientifico: http://arxiv.org/abs/0910.1069

Contatti

Patrick Woudt
University of Cape Town
Cape Town, South Africa
Tel.: +27 21 650 5830
E-mail: Patrick.Woudt@uct.ac.za

Danny Steeghs
University of Warwick
Warwick, UK
Tel.: +44 (0)2476 573873
Cell.: +44 (0)78 45555979
E-mail: D.T.H.Steeghs@warwick.ac.uk

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso0943.