Supernova 1987A: JWST svela il destino di un’esplosione stellare
Il telescopio spaziale James Webb (JWST) ha risolto un mistero durato decenni su una delle esplosioni di stelle più famose della storia. Gli astronomi hanno usato l’osservatorio per individuare finalmente i segni di una densissima “stella di neutroni” nascosta nel nucleo dell’esplosione in una galassia che orbita nella Via Lattea. La luce dell’esplosione ha raggiunto la Terra 37 anni fa, in una supernova che ha rivoluzionato l’astrofisica moderna fornendo una visione ravvicinata di come muoiono le stelle.
Come far esplodere una stella
Ma nonostante anni di studio di questa esplosione, conosciuta come supernova (SN) 1987A, gli astronomi non erano riusciti a individuare ciò che era rimasto: forse un buco nero, che a volte può formarsi, o forse una stella di neutroni, come molti avevano previsto?
“È qualcosa che è stato cercato fin dall’esplosione”, dice Patrick Kavanagh, astrofisico alla Maynooth University in Irlanda e membro del team che ha riportato la scoperta oggi su Science1. “E ora l’abbiamo trovata”.
JWST non ha osservato direttamente la stella di neutroni, perché rimane oscurata da un velo di polvere dell’esplosione. Ma il telescopio ha rilevato la luce proveniente da atomi di argon e zolfo che erano stati ionizzati, o elettricamente carichi, dalle radiazioni provenienti dalla stella di neutroni tanto cercata.
“Questo è un caso molto plausibile per vedere gli effetti della stella di neutroni che tutti ci aspettavamo”, dice Robert Kirshner, astronomo e direttore esecutivo del TMT International Observatory di Pasadena, California, che ha studiato la supernova per decenni. “Ci sono stati indizi e suggestioni [prima], ma niente di così diretto come questo”.
Una “pepita sfuggente”
La supernova stupì gli scienziati quando apparve nel febbraio 1987 nella Grande Nube di Magellano, una galassia a circa 50.000 parsec (160.000 anni luce) dalla Terra. Il primo segnale che qualcosa fosse successo fu un’ondata di particelle fantasma conosciute come neutrini, che si riversarono sulla Terra e attivarono i rivelatori di neutrini in tutto il mondo. Nel giro di poche ore, una “nuova” stella brillò abbastanza da essere visibile a occhio nudo. Fu la supernova più vicina e luminosa osservata dal 1604, all’alba dell’era del telescopio.
Negli anni, gli astronomi hanno osservato come anelli di gas e polvere si espandessero verso l’esterno dal sito dell’esplosione, generalmente diventando più deboli ma a volte illuminandosi quando diversi materiali espulsi si scontravano. I telescopi più potenti del mondo – incluso il predecessore di JWST, il telescopio spaziale Hubble – hanno tracciato l’evoluzione dell’esplosione. Gli studi sulla SN 1987A hanno portato alla fine a molte scoperte sull’evoluzione stellare, come ad esempio su come le stelle morenti espellano nello spazio gli elementi chimici forgiati nel loro cuore.
Ma nessuno era mai riuscito a individuare la brace che era rimasta indietro – una “pepita sfuggente”, come la chiama Kirshner – quando la stella originale esplose.
La teoria suggerisce che la stella originale sia esplosa nel tipo più comune di supernova, in cui una grande stella (una che è almeno otto volte la massa del Sole) esaurisce l’idrogeno, l’elio e altri elementi per sostenere la sua fusione nucleare, quindi collassa ed esplode.
Un risultato di una tale supernova è quello di lasciare dietro un buco nero. Ma le prime osservazioni di SN 1987A, come l’ondata di neutrini, suggerivano che avrebbe dovuto dare origine a una stella di neutroni, che può avere un diametro di appena 20 chilometri, ma è così densa che un cucchiaino pesa milioni di tonnellate. Gli astronomi hanno trovato diversi indizi interessanti di questo risultato utilizzando altri telescopi, ma nessuno ha portato a una conclusione solida, il che significa che altre possibilità erano ancora sul tavolo.
JWST entra in scena
Lanciato alla fine del 2021, il JWST è in grado di osservare corpi celesti a lunghezze d’onda diverse e con risoluzioni superiori a molti altri telescopi. Nel luglio 2022, durante alcune delle sue prime osservazioni scientifiche, il potente telescopio spaziale ha osservato SN 1987A per nove ore. Due dei suoi strumenti all’avanguardia hanno fornito informazioni senza precedenti su ciò che stava accadendo nel cuore della stella esplosa. “I dati erano di qualità davvero eccellente, molto meglio di quanto avessi immaginato”, afferma la membro del team Josefin Larsson, astrofisica del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma.
La prova più forte finora:
Le osservazioni del JWST hanno rivelato l’impronta del gas di argon e zolfo ionizzato, attivato dalla stella di neutroni centrale. Questo risultato è “la prova osservativa più forte finora” della presenza di una stella di neutroni in SN 1987A, afferma Mikako Matsuura, una dottoressa astrofisica presso la Cardiff University nel Regno Unito. Sebbene non si sbilanci a definire la scoperta conclusiva, ritiene che “JWST sia davvero un telescopio straordinario per aver ottenuto un risultato del genere”.
Una supernova potrebbe illuminare la Via Lattea in qualsiasi momento. Gli astronomi saranno pronti:
Ora gli astronomi sposteranno la loro attenzione sulla comprensione più approfondita della stella di neutroni e della sua evoluzione nel tempo. L’autore principale Claes Fransson, astrofisico presso la Stockholm University, e i suoi colleghi hanno nuove osservazioni dal JWST, alcune scattate proprio in questa settimana, e prevedono di cercare ulteriori dettagli, come la presenza di potenti campi magnetici attorno alla stella di neutroni.
Per quanto riguarda la visione diretta della stella di neutroni attraverso un telescopio, la polvere dovrà disperdersi ulteriormente. “Man mano che la supernova si espande”, afferma Fransson, “la polvere e il gas che bloccano la luce verso il centro diventeranno sempre più sottili, consentendoci di vedere la regione centrale più facilmente”.
Liberamente tradotto da www.nature.com
