SN 2010da E LE "SUPERNOVAE IMPOSTORI"

Chi tra gli appassionati di Astronomia si diletta nella ricerca di supernovae in lontane galassie, spesso si imbatte in veri sussulti emozionali nel momento in cui, analizzando con attenzione le immagini riprese dai sensori applicati ai telescopi, viene notata l’anomala presenza di una stella che prima non c'era, stagliata proprio sulla galassia fotografata o nelle sue immediate vicinanze. Ad attenti controlli effettuati su immagini di più vecchia data, riprese da telescopi per lo più professionali, quanto al momento ritenuto una supernova risulta poi essere una cosiddetta regione HII (aree nebulari dove le stelle nascono) o, in casi ancor più eccezionali, un asteroide prospetticamente in transito davanti alla galassia; certamente, qualcosa di ben diverso da quanto sperato.

Non di rado simili abbagli capitano anche ai professionisti allorché nelle immagini riprese con grandi telescopi impegnati in surveys per lo studio di lontane galassie vengono rilevate stelle che, almeno a prima vista, appaiono a tutti gli effetti come reali supernovae ma che in realtà hanno una natura ben diversa. Queste raggiungono, infatti, picchi di luminosità assoluta compresi tra le magnitudini -11 e -14, valori ben più deboli delle comuni supernovae di tipo II ma che comunque le portano ad diventare, seppur per breve periodo, le stelle più luminose presenti all'interno delle loro galassie. A ben vedere, anche le linee spettrali esibite appaiono notevolmente più strette rispetto a quanto riscontrato nelle supernovae di tipo II, la qual cosa indica che la velocità del gas in espansione - ovvero, gli strati della stella esterni al nucleo andati distrutti nell’esplosione - è realisticamente più bassa rispetto a queste ultime.

La galassia a spirale NGC 3184 con la "supernova impostore" SN 2010dn

A seguito di tali proprietà, si ritiene che queste “supernovae impostori” - questo il termine attribuito a tale categoria - siano in realtà stelle massicce che subiscono brevi ma intensissime fasi di instabilità nella loro evoluzione, particolarità che le conduce a perdere una parte considerevole della loro massa nell'immane parossismo esplosivo che le caratterizza: una classe di nova espremamente potenti, quindi, che però non va incontro a distruzione così come accade per le supernovae. Mere sopravvissute ad immane catastrofe.

Eta Carinae è l'esempio di supernova impostore più vicina e meglio studiata: una cosidetta “variabile blu luminosa” altamente irregolare e dalla massa almeno 90 volte quella del nostro Sole! Normalmente di sesta grandezza, nel 1843 la sua luminosità apparente aumentò a tal punto da rivaleggiare con la stessa Sirio (!): in quell'evento, noto come “la grande eruzione”, la stella emise una quantità di materiale gassoso 10 volte la massa del Sole, evento che ne fece perdurare la luminosità, pur ridotta ma ben superiore alla media, per altri 15 anni! Un altro esempio di supernova impostore presente nella nostra galassia è sicuramente P Cygni mentre, in altre galassie, simili comportamenti sono stati esibiti da oggetti transienti che hanno nella propria nomenclatura proprio il termine “SN”, guardacaso ad indicare una supernova: SN 1961V, SN 1954J, SN 1997bs, SN 2006jc, SN 2008s e SN 2010dn. Quest’ultima è venuta recentemente alla ribalta in quanto un team di ricercatori dell’università di Washington guidato da Breanna Binder ha elaborato un modello che spiegherebbe efficientemente lo scenario relativo a questo oggetto.

Andiamo però per ordine. Nel maggio 2010 un astronomo dilettante sudafricano scoprì una supernova nella galassia a spirale NGC 300, una “vicina di casa” lontana 7 milioni di anni-luce, nell'immagine seguente ripresa dai telescopi ESO:

Come noto, le supernovae si rendono visibili per brevi periodi, raggiungendo il picco di luminosità in brevissimo tempo per poi declinare e scomparire nel giro qualche settimana. Eppure, diversi mesi dopo la sua apparizione, SN 2010da era ancora visibile con i telescopi professionali: fatto non poco anomalo questo, poiché nel medesimo periodo di tempo una classica supernova di tipo II sarebbe già svanita! Ma la vera chicca venne fuori quattro mesi più tardi quando il telescopio spaziale Chandra rilevò, proprio laddove apparve SN 2010da, una quantità di raggi X almeno 100 volte più potente di quella esibita da ogni stella di questo tipo! Cosa, quindi, assolutamente fuori luogo, sia per una comune supernova che per un “impostore”.

La galassia NGC 300 (Scl) con, cerchiata, SN 2010da

Per spiegare quindi l’intensa luminosità X di SN 2010da ne venne ipotizzata la natura binaria: due astri quindi, le cui mutue interazioni gravitazionali avrebbero innescato l’outburst osservato. Secondo questo modello, le emissioni X sarebbero prodotte dalla presenza di nubi gassose o di polvere nei pressi del sistema binario: il surriscaldamento prodotto dal contatto con la corona delle due stelle, infatti, avrebbe quindi prodotto le emissioni X. Tale modello costruito a tavolino, spiegava si la natura dei raggi X ma non l’enorme quantità osservata.

Quando stelle massicce esplodono dando vita a classiche supernovae di tipo II, i loro nuclei non vengono distrutti come il resto di esse ma si tramutano in oggetti collassati ed ultra densi quali stelle di neutroni o buchi neri. Ora, emissioni X così potenti da parte di stelle di neutroni sono state effettivamente osservate e lo stesso Hubble Space Telescope ha confermato nel 2014 la presenza di una stella di neutroni nel sistema di SN 2010da, che quindi risulta effettivamente doppio.

Nell'immagine ottenuta dal telescopio spaziale Hubble, SN 2010da è cerchiata in verde mentre l'emissione X è indicata dalla croce bianca.

Il fatto che l’esplosione della stella poi divenuta quella a neutroni non abbia espulso l’altra componente - a differenza di quanto accade nelle stelle cosiddette “fuggitive” - la cui massa è valutata attorno alle 20 - 25 volte il Sole, rende SN 2010da un sistema binario veramente inusuale. Ma come è possibile che una certa stabilità sia rimasta? A tal fine, Binder e il suo team hanno evidenziato come, studiando l'età delle stelle presenti nella stessa regione di SN 2010da, si è rilevato che la maggior parte di queste si crearono a seguito di due episodi di “starburst”, il primo accaduto almeno 30 milioni di anni fa, il più recente meno di 5 milioni di anni fa; la stella di neutroni non avrebbe potuto formarsi nel più antico dei due poiché una stella massiccia, per divenire stella di neutroni, impiega solo 5 milioni di anni. E poiché osservazioni della galassia nella banda X effettuate nel 2007 e nel 2008 non rilevarono alcuna emissione in quella banda spettrale nella posizione di SN 2010da, è stato quindi ritenuto che i raggi X osservati per la prima volta nel 2010 possano essere stati prodotti allorché il materiale gassoso espulso dalla compagna, la supernova impostore appunto, sia andato ad impattare contro la potentissima magnetosfera e corona della stella di neutroni.

Un sistema complesso, colto in un evento "al posto giusto nel momento giusto" e per la prima volta osservato.