Un nuovo tipo di esplosione spaziale rivela la nascita di un buco nero

Nel 2018, gli astronomi sono rimasti scioccati per trovare una bizzarra esplosione in una galassia distante 200 milioni di anni luce. Non era come una normale supernova vista prima: era sia più breve che più luminosa. L’evento ha ricevuto una designazione ufficiale, AT2018cow, ma presto è diventato un soprannome più gioviale: la mucca.

L’evento di breve durata, noto come transitorio, sfidava ogni spiegazione. Alcuni pensavano che potesse essere una stella lacerata da un buco nero vicino, ma altri preferivano uno scenario di “supernova fallita”, in cui un buco nero mangia letteralmente una stella dall’interno verso l’esterno. Per scoprirlo con certezza, avevano bisogno di trovare altri eventi simili a mucche.

Più di due anni dopo, ne ottennero uno.

A partire dal 12 ottobre 2020, i telescopi hanno osservato come qualcosa in una galassia a 3 miliardi di anni luce di distanza diventava incredibilmente luminoso, poi scompariva alla vista. Si è comportato in modo quasi identico alla mucca, hanno riferito gli astronomi in un documento pubblicato sul sito di prestampa online arXiv.org la scorsa settimana, portandoli a concludere che deve trattarsi dello stesso tipo di episodio. In linea con la tradizione, gli è stato dato un nome ispirato agli animali: il cammello.

“È davvero emozionante”, ha detto Deanne Coppejans, astrofisico presso la Northwestern University. “La scoperta di un nuovo transitorio come AT2018cow mostra che non è un completo stravagante. Questo è un nuovo tipo di transitorio che stiamo osservando. “

La mucca è stata una completa sorpresa e gli astronomi non erano davvero sicuri di cosa stessero guardando quando è apparso. Il Camel, al contrario, era come un ladro che fa scattare il nuovo sistema di allarme. “Siamo stati in grado di renderci conto di cosa si trattasse entro pochi giorni dal momento in cui si è verificato”, ha detto Daniel Perley, astrofisico presso la John Moores University di Liverpool, che ha guidato il nuovo studio. “E abbiamo ricevuto molti dati di follow-up.”

Quattro giorni dopo, il team ha utilizzato telescopi nelle Isole Canarie e nelle Hawaii per ottenere dati vitali sulle sue proprietà. Più tardi emettere un avviso ad altri astronomi su un servizio chiamato Astronomer’s Telegram.

L’evento ha ricevuto due designazioni. Uno, AT2020xnd, proveniva da un catalogo globale di tutti i transitori e l’altro, ZTF20acigmel, proveniva dalla Zwicky Transient Facility, il telescopio in cui è stato scoperto. Il team ha trasformato quest’ultimo nel suo soprannome “Camel”. “Xnd non aveva lo stesso suono”, ha detto Perley.

Come il suo predecessore, il Camel è diventato molto brillante in breve tempo, raggiungendo il suo apice in due o tre giorni. È cresciuto circa 100 volte più luminoso di qualsiasi tipo normale di supernova. Poi si è rapidamente attenuato in un processo che è durato solo giorni, anziché settimane. “Sbiadisce molto velocemente, e mentre sta svanendo rimane caldo”, ha detto Perley.

Prima di questa scoperta, gli astronomi avevano setacciato i dati storici per trovare due ulteriori eventi simili alle mucche, il “Koala” e CSS161010, ma il Cammello è il primo ad essere visto in tempo reale e quindi studiato nei minimi dettagli sin dal Mucca.

I quattro eventi hanno proprietà simili. Diventano rapidamente luminosi, quindi svaniscono velocemente. Sono anche caldi, il che li fa sembrare blu. Ma questi “transitori ottici blu veloci” non sono identici.

“L’esplosione stessa e il tipo di comportamento dell’aldilà degli zombi sono abbastanza simili”, ha detto Anna Ho, astrofisica dell’Università della California, Berkeley, che ha scoperto il Koala e faceva parte del team di scoperta del Camel. Tutti gli eventi sembrano essere una sorta di esplosione di una stella che si scontra con il gas e la polvere nelle vicinanze. “Ma la fase di collisione in cui stai vedendo l’esplosione si scontra con il materiale ambientale, che ha mostrato alcune variazioni nella quantità di materiale in giro e la velocità con cui l’onda d’urto dell’esplosione sta solcando il materiale.”

L’idea principale al momento è il ipotesi di supernova fallita. Il processo inizia quando una stella massiccia circa 20 volte la massa del nostro sole raggiunge la fine della sua vita ed esaurisce il suo carburante. Il suo nucleo poi crolla, iniziando quella che normalmente sarebbe una normale supernova, dove il materiale in caduta rimbalza indietro, lasciandosi dietro un oggetto denso chiamato stella di neutroni.

Ma in casi come il cammello e la mucca, “accade qualcosa di insolito nel processo di collasso del nucleo”, ha detto Perley. “Quello che affermiamo è che invece di collassare in una stella di neutroni, è collassata direttamente in un buco nero e la maggior parte della stella è caduta nel buco nero”.

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