Gli ultimi violenti singulti di una stella massiccia prima dell'esplosione

Meno di ventiquattro ore dopo l'esplosione, i telescopi puntavano verso SN 2020able. Quella tempestività — quella rarissima fortuna di essere rivolti nel posto giusto al momento giusto — ha permesso agli astronomi di catturare qualcosa che normalmente rimane invisibile: gli ultimi respiri convulsi di una stella massiccia prima che si disintegri.

Leonardo Tartaglia, ricercatore dell'Inaf d'Abruzzo, guida il team che ha ricostruito questa storia finale. Utilizzando il satellite Swift della Nasa e una rete di telescopi terrestri — tra cui il Copernico e lo Schmidt dell'Osservatorio di Asiago — hanno osservato la supernova nell'ultravioletto e nello spettro visibile, giorno dopo giorno, per mesi. Quello che emerge è un quadro straordinariamente complesso. Attorno all'esplosione non c'è il vuoto, ma una struttura articolata: diversi gusci di gas ricco di elio, ciascuno un'impronta della violenza che la stella ha subito negli ultimi tempi della sua vita. Uno di questi gusci, espulso pochi mesi prima dell'esplosione finale, conteneva una massa equivalente a circa diciotto volte quella di Giove.

Ma c'è un dettaglio che ha sorpreso i ricercatori. La luminosità iniziale di SN 2020able era straordinariamente intensa, il tipo di brillantezza che normalmente suggerisce un'esplosione che si scontra violentemente contro una densa parete di gas circostante. Analizzando i dati con attenzione, però, il quadro è cambiato. Quella che sembrava una collisione prolungata si è rivelata un evento brevissimo, confinato ai primi giorni. Dopo di che, l'evoluzione è stata dominata dall'espansione libera del materiale espulso. Come ha spiegato Tartaglia, la supernova aveva attraversato quel "muro" quasi istantaneamente, rivelando la stella nuda al suo interno.

Questa osservazione tocca una delle domande ancora aperte dell'astrofisica: come esattamente le stelle massicce perdono massa negli ultimi mesi o anni della loro vita? Avviene attraverso venti stellari continui e graduali, o attraverso episodi eruttivi improvvisi e violenti? SN 2020able fornisce una risposta parziale, ma illuminante. L'evento dimostra l'importanza cruciale di osservare queste esplosioni il più rapidamente possibile e di combinare due strumenti analitici: la fotometria, che misura come la luminosità cambia nel tempo, e la spettroscopia, che legge le informazioni codificate nelle righe dello spettro luminoso. Solo intrecciando questi due dati è possibile distinguere quanta energia provenga dall'esplosione stessa e quanta, invece, dall'interazione tra l'onda d'urto e il gas che la stella aveva già espulso.

La rilevanza di questa ricerca si estende ben oltre la storia di una singola stella. Gli ambienti densi attorno alle supernove sono laboratori naturali dove particelle vengono accelerate a energie estreme e dove si producono neutrini ad altissima energia. Comprendere per quanto tempo e con quale intensità l'esplosione interagisce con il gas circumstellare permette agli astronomi di identificare con maggiore precisione quali eventi possono contribuire alla produzione di questi messaggeri più energetici dell'universo. SN 2020able, in questo senso, è una chiave per leggere il cosmo in una lingua che va oltre la luce visibile.

Per una stella massiccia, dunque, la supernova potrebbe essere soltanto l'ultimo atto di uno spettacolo iniziato molto prima. Ma grazie a osservazioni tempestive e analisi meticolose, gli astronomi sono riusciti a leggere nelle strutture di gas attorno all'esplosione le tracce di ciò che era accaduto poco prima: i violenti singulti finali di una stella arrivata al termine della propria evoluzione. Lo studio è stato pubblicato su Astronomy & Astrophysics.