Un nuovo modello sviluppato ad OAPA connette per la prima volta il resto di supernova SN1987A, con la supernova e la progenitrice

Le stelle con una massa maggiore di 9 masse solari terminano la loro evoluzione come supernove. Queste esplosioni sono innescate dal collasso gravitazionale del nucleo di queste stelle massive, una volta che le reazioni termonucleari si sono esaurite e il nucleo non è più sostenuto dalla pressione prodotta dalle reazioni stesse. Non si tratta, comunque, di semplici esplosioni dalla simmetria sferica, ma di un fenomeno caratterizzato da processi fisici complessi ed estremamente energetici. Per citarne alcuni, la trasformazione del nucleo della stella in una stella a neutroni, la formazione e propagazione di un’onda d’urto generata dal materiale in caduta sulla superficie della stella a neutroni, la produzione di un flusso enorme di neutrini (che di fatto trasporta il 99% dell’energia prodotta da una supernova), che, venendo assorbito dal materiale ad alta densità attorno al nucleo della stella, di fatto innesca l’espulsione dell’atmosfera stellare, etc…

 

Questi processi non possono essere osservati direttamente, sia perché avvengono nel nucleo delle stelle sia per la rarità delle supernove (si stima che nella nostra Galassia in media avvengono solo due esplosioni di supernova al secolo). Le nostre conoscenze sui processi fisici coinvolti nelle esplosioni di supernova possono però essere testati studiando i resti di supernova, ossia le nebulose in rapida espansione generate dalle supernove. L’oggetto astrofisico che meglio si presta per questo studio è certamente SN 1987A, il resto di una supernova esplosa nella Grande Nube di Magellano (ad una distanza di circa 160000 anni luce da noi) nel 1987. Questo evento è stato infatti l’unico caso in cui abbiamo osservato sia la stella progenitrice (Sanduleak −69° 202), l’esplosione della supernova, e la formazione ed evoluzione del resto di supernova.

 

I ricercatori dell’Osservatorio Astronomico di Palermo hanno realizzato diversi studi, sia teorici che osservativi, per comprendere le proprietà ed evoluzione di SN 1987A. L’ultimo di questi è lo studio: “Hydrodynamic simulations unravel the progenitor-supernova-remnant connection in SN 1987A” di S. Orlando (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), recentemente pubblicato dalla rivista Astronomy & Astrophysics. In questo articolo viene presentato il primo modello che connette la stella progenitrice di SN 1987A, le complesse fasi immediatamente successive al collasso del nucleo e l’esplosione della supernova, con la formazione e la seguente evoluzione del resto di supernova. Tra i vari modelli di stella progenitrice proposti in letteratura e testati in questo studio, quello che meglio riproduce le proprietà dinamiche e radiative di SN 1987A descrive la stella come una supergigante blu, formata dalla fusione di due stelle massive. Secondo questo studio, inoltre, l’esplosione è stata fortemente asimmetrica, con gran parte dell’energia rilasciata lungo un asse specifico orientato praticamente lungo il piano equatoriale della stella (inclinato di circa 40 gradi rispetto la linea di vista). Questo spiegherebbe molte proprietà dinamiche di SN 1987A, in particolare la presenza di addensamenti di materia espulsi dalla supernova (“ejecta“), sovrabbondanti di elementi specifici come ferro, nichel e titanio ed osservati avere velocità >3000 km/sec. La forte asimmetria dell’esplosione deve aver trasferito alla neo-formata stella a neutroni un impulso significativo, conferendole una velocità iniziale di circa 300 km/sec verso Nord rispetto la linea di vista. La stella a neutroni in SN 1987A non è stata ancora trovata, soprattutto a causa del forte assorbimento in direzione del centro del resto di supernova. Allo studio hanno partecipato anche gli astrofisici F. Bocchino (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), G. Peres e M. Miceli (entrambi Università degli Studi di Palermo ed INAF – OAPA).

 

L’immagine (cliccare qui per visualizzare l’immagine intera) mostra le mappe di emissione in diverse bande ai raggi X sintetizzate dal modello di SN 1987A che meglio riproduce le proprietà osservative del resto di supernova.

 

Ai seguenti link, invece, è possibile visualizzare dei modelli 3D per la realtà virtuale di SN 1987A e delle simulazioni presentate in questo studio, preparati dagli astrofisici di INAF-OAPA come parte del progetto 3DMAP-VR:

 

 

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce)