Grazie a VLT è stata misurata direttamente la geometria tridimensionale di un'esplosione di una supernova

Grazie alle ricerche di un team internazionale di astronomi è stato possibile ottenere, per la prima volta, la misura diretta della geometria tridimensionale di un’esplosione di una supernova nella sua fase iniziale, chiamata "shock breakout". Questo è il brevissimo intervallo in cui l'onda d'urto generata dal collasso del nucleo stellare emerge dalla superficie della stella.

Oggetto della ricerca è la supernova SN 2024ggi con i dati che sono stati inseriti nello studio dal titolo An axisymmetric shock breakout indicated by prompt polarized emission from the type II supernova 2024ggi. Le misurazioni sono state possibili grazie allo strumento FORS2 del Very Large Telescope (VLT) dell'ESO riuscendo a raccogliere i dati 26 ore dopo la scoperta della supernova.

Rappresentazione artistica

L'esplosione è avvenuta il 10 aprile 2024 ed era localizzata nella galassia NGC 3621 che si trova a circa 22 milioni di anni luce nella costellazione dell'Idra. Come spiegato, quello che è stato fondamentale per la ricerca è stata la rapidità tra la prima osservazione e la richiesta di analisi del fenomeno. Il tutto ha impiegato appena 12 ore, quando per altre richieste possono volerci settimane (o mesi). Fenomeno così rapidi devono però essere osservati appena rilevati per permettere di coglierne tutti gli aspetti.

A titolo di esempio, la supernova è stata rilevata il 10 aprile mentre la raccolta di dati è iniziata l'11 aprile. In poche ore la fase di "shock breakout" era già terminata e non più direttamente rilevabile (potenzialmente perdendo così l'occasione di studiare un fenomeno rapido e complesso, ma molto interessante).

La supernova SN 2024ggi fa parte delle supernove di tipo II (collasso di nucleo) e sono tra i fenomeni più energetici dell'Universo. I dettagli del meccanismo esplosivo rimangono però ancora non completamente compresi. L'origine è una stella da 8 a 30 masse solari che esaurisce il combustibile nucleare. Questo porta il nucleo di ferro a collassare in una proto-stella di neutroni o buco nero con gli strati esterni che cadono verso l'interno. Questi strati arrivando fino all'oggetto compatto centrale e generano un'onda d'urto che si propaga radialmente.

Questo è il momento dello "shock breakout" in cui l'onda rompe la fotosfera della stella in un processo che dura da pochi minuti a qualche ora rilasciando un lampo estremamente luminoso. Dopo questo evento arriva l'espansione della nube di detriti. Le classiche metodologie di analisi non hanno una risoluzione sufficiente per analizzare questo dettaglio e qui entra in gioco la spettropolarimetria dello strumento FORS2. I ricercatori hanno quindi potuto analizzare la polarizzazione lineare della luce.

Stando alle informazioni, la conformazione tridimensionale dello "shock breakout" ha visto un fronte d'urto con forme allungate simili a un'oliva. Nelle ore successive, l'espansione della materia ha interagito con il vento della supergigante rossa dalla quale si è originata (con massa stimata tra le 12–15 masse solari). Questo ha comportato un progressivo appiattimento, anche se l'asse di simmetria è rimasto costante nel tempo.

Le osservazioni dirette permettono di ridefinire i modelli indicando come ci sia un'asimmetria della struttura che si forma già nelle prime fasi del collasso o durante la propagazione dell'onda. Yi Yang (professore associato presso l'Università Tsinghua) ha aggiunto che questo esclude modelli perfettamente sferici consentendo simulazioni più accurate. La struttura potrebbe essere influenzata dall'effetto di rotazione rapida del nucleo, dalla convezione molto forte o da campi magnetici amplificati (aspetti non ancora chiariti).