Una collisione stellare provoca l’esplosione di una supernova: “Questa è la prima volta che vediamo un evento del genere”

Gli astronomi hanno trovato prove entusiasmanti che a Buco nero o stella di neutroni Si è fatto strada a spirale nel nucleo della stella compagna e ha fatto esplodere quella compagna sotto forma di supernova. Gli astronomi sono stati guidati dai dati del Very Large Sky Survey (VLASS), un progetto pluriennale che utilizza il Very Large Array (VLA) di Karl G. Jansky della National Science Foundation.

‘”, ha detto Dillon Dong, uno studente laureato al Caltech e autore principale di un articolo che parla della scoperta nella rivista Scienza.

Il primo indizio è arrivato quando gli scienziati hanno esaminato le immagini di VLASS, che ha iniziato le osservazioni nel 2017, e ha trovato un oggetto che emette onde radio luminose ma non è apparso in una precedente indagine del cielo VLA, chiamato Faint Images of the Radio Sky at venti centimetri (PRIMO) . Hanno fatto osservazioni successive dell’oggetto, designato VT 1210 + 4956, usando il VLA e il telescopio Keck alle Hawaii. Hanno determinato che l’emissione radio luminosa proveniva dalla periferia di una galassia nana in formazione stellare a circa 480 milioni di anni luce dalla Terra. In seguito hanno scoperto che uno strumento a bordo della Stazione Spaziale Internazionale aveva rilevato un’esplosione di raggi X proveniente dal corpo nel 2014.

I dati di tutte queste osservazioni hanno permesso agli astronomi di ricostruire l’affascinante storia della secolare danza della morte tra due stelle massicce. Come la maggior parte delle stelle che sono molto più grandi del nostro Sole, queste due sono nate come una coppia binaria, orbitando l’una intorno all’altra. Uno era più massiccio dell’altro e durante la sua normale vita l’energia di fusione nucleare si è evoluta più rapidamente ed è esplosa come una supernova, lasciandosi dietro un buco nero o una stella di neutroni super densa.

Sequenza degli eventi – In senso orario, da in alto a sinistra: (1.) Una stella di neutroni o un buco nero in orbita attorno a una stella compagna “normale” (celeste), che si avvicina sempre di più nel corso di migliaia di anni. (2) La stella di neutroni o buco nero entra nell’atmosfera della sua compagna, rilasciando il gas verso l’esterno in un vortice in espansione. (3.) Quando l’intruso raggiunge il nucleo del compagno, il materiale forma brevemente un disco che spinge un getto ipervelocitario verso l’esterno, facendolo sputare fuori dalla stella. La fusione nucleare che ha tenuto il nucleo del compagno contro la sua stessa gravità ha funzionato male, provocando il collasso e la successiva esplosione di una supernova. (4.) Il materiale fatto esplodere dall’esplosione della supernova raccoglie il materiale che è stato sparso dalla precedente interazione, causando le potenti onde d’urto che producono le onde radio osservate con il VLA. Credito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Il buco nero o l’orbita della stella di neutroni è cresciuto costantemente vicino alla sua compagna, e circa 300 anni fa è entrata nell’atmosfera della compagna, iniziando la danza della morte. A questo punto, la reazione ha iniziato a spruzzare gas lontano dal compagno nello spazio. Il gas espulso, salendo verso l’esterno, formava un esteso anello circolare a forma di torta, chiamato anello, attorno alla coppia.

Alla fine, il buco nero o la stella di neutroni si è fatto strada verso il nucleo della stella compagna, interrompendo la fusione nucleare, producendo energia che ha impedito al nucleo di collassare a causa della sua gravità. Quando il nucleo è collassato, ha formato per breve tempo un disco di materiale in orbita stretta attorno all’intruso e ha spinto un getto di materiale verso l’esterno dal disco a velocità prossime alla luce, facendosi strada attraverso la stella.

“E’ stato quell’aereo che ha prodotto i raggi X visti dallo strumento Maxi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e che conferma la data di questo evento nel 2014”, ha detto Dong.

Il collasso del nucleo della stella la fece esplodere come una supernova, in seguito all’esplosione della sua precedente sorella.

“La stella di accompagnamento alla fine sarebbe esplosa, ma questa fusione ha accelerato il processo”, ha detto Dong.

Il materiale emesso dall’esplosione della supernova del 2014 si è mosso molto più velocemente del materiale lanciato in precedenza dalla stella compagna, e quando VLASS ha osservato l’oggetto, l’esplosione della supernova si è scontrata con quel materiale, causando potenti shock che hanno prodotto la brillante emissione radio visibile. di VLA.

“Tutti i pezzi di questo puzzle si incastrano per raccontare questa incredibile storia”, ha affermato Greg Hallinan del California Institute of Technology. “I resti di una stella esplosa molto tempo fa sono caduti nella sua compagna, causando anche l’esplosione”, ha aggiunto.

La chiave della scoperta, ha detto Hallinan, è VLASS, che visualizza l’intero cielo visibile alla latitudine di VLA – circa l’80% del cielo – tre volte nel corso di sette anni. Uno degli obiettivi del lavoro di VLASS in questo modo è rilevare oggetti transitori, come le esplosioni di supernova, che vengono emessi in modo brillante a lunghezze d’onda radio. Questa supernova, causata da una fusione stellare, è stata una sorpresa.

“Di tutte le cose che pensavamo di scoprire con VLASS, questa non era una di quelle”, ha detto Hallinan.

Riferimento: “Una radiosorgente transitoria coerente con l’esplosione di un nucleo di supernova a fusione” 2 settembre 2021, Scienza.
DOI: 10.1126 / science.abg6037

Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation ed è gestito in base a un accordo di cooperazione da Associated Universities, Inc.