La supernova più luminosa della storia

Le supernovae sono gli eventi più violenti dell'Universo, secondi solo all'energia rilasciata nel momento del Big Bang. La loro luminosità è così elevata che possono essere osservate letteralmente fino ai confini dell'Universo, a miliardi di anni luce di distanza.

Nell'Universo che conosciamo esistono due classi distinte di supernovae. Una stella può infatti esplodere in modo “naturale” se ha una massa superiore a 8 volte quella del Sole e si trova, dopo poche decine di milioni di anni, a corto del prezioso combustibile che le serve per mantenersi in vita contro lo strapotere della forza di gravità. Tutte le stelle con massa superiore alle 8 volte quella del nostro Sole termineranno la propria vita in questo modo, diventando supernovae di tipo II.

Tuttavia, questo non è l'unico modo che la Natura si è inventata per creare le bombe più potenti dell'Universo. Anche una nana bianca può diventare una supernova, se disturbata nel modo giusto. Chiamate supernovae di tipo Ia, queste sono tra le esplosioni più potenti che si conoscono. Una piccola nana bianca, stadio finale di tutte le stelle con massa compresa tra 0.5 e 8 masse solari, è un oggetto molto compresso, delle dimensioni tipiche della Terra, composto in gran parte da carbonio e ossigeno, e molto caldo. Questi veri e propri tizzoni ardenti, che si spengono lentamente nel corso della storia dell'Universo (non possiedono infatti alcun meccanismo di produzione dell'energia), sono in realtà delle silenziose polveriere pronte a esplodere se innescate nel modo giusto. Il disturbo perfetto può essere dovuto a una stella nelle vicinanze, magari legata in modo gravitazionale, che a un certo punto inizia a crescere diventando una gigante rossa a causa della sua avanzata età. Nell'espandere i suoi strati esterni di milioni di chilometri, può arrivare nella zona in cui prevale la forza di gravità della piccola nana bianca. Il risultato è spettacolare: miliardi di tonnellate di gas vengono risucchiate ogni secondo dalla piccola e vorace nana bianca, come se fosse un gigantesco aspirapolvere cosmico. Se la quantità di gas è giusta (non troppo e non troppo poco), quando sulla superficie si accumula abbastanza elio da innescare i processi di fusione nucleare, si attiva di fatto una reazione a catena che fa esplodere tutta la nana bianca come la più grande e possente bomba termonucleare mai vista nell'Universo. 

Le esplosioni di supernova di tipo Ia sono violentissime, in media più di quelle di tipo II che avvengono invece a causa del collasso del nucleo stellare e successiva liberazione di una grande quantità di energia termica. Una supernova di tipo Ia ha una luminosità massima tipica dell'ordine di 5 miliardi di Soli. Sì, non è un refuso: l'esplosione termonucleare associata alle supernovae di tipo Ia arriva a liberare un'energia miliardi di volte superiore a quella che emette il Sole ogni secondo.

La curva d luce di ASASSN-15lh e la corrispondente luminosità

Se questo valore ci sembra esagerato, ora possiamo comprendere bene la natura mostruosa della supernova ASASSN-15lh, scoperta dalla rete di telescopi All Sky Automated Survey for SuperNova che opera nel deserto di Atacama, in Cile, e alla cui conferma e caratterizzazione hanno contribuito astrofisici di mezzo mondo, tra cui l'italiano Gianluca Masi, curatore e ideatore del progetto Virtual Telescope. Questa supernova, unica nella nostra storia, rappresenta l'evento più violento mai visto da un essere umano, che nel suo picco ha liberato l'energia corrispondente a oltre 500 miliardi di Soli, superando l'intera emissione della Via Lattea, che di stelle ne ha circa 200 miliardi!
ASASSN-15lh ha stracciato tutti i record delle precedenti supernovae finora osservate: 100 volte più brillante di una supernova di tipo Ia, oltre 1000 volte più luminosa delle normali supernovae di tipo II e quasi 5 volte più brillante della supernova iPTF13ajg, che deteneva il record.


Cosa ha generato questa immane esplosione? Le cose non sono ancora per niente chiare. La galassia che ha ospitato la supernova è molto più brillante della Via Lattea, si trova a qualche miliardo di anni luce di distanza e sembra piuttosto tranquilla. E qui già sorge il primo problema: le supernovae più brillanti si trovano in genere in galassie che mostrano un'elevata attività di formazione stellare, perché si pensa siano generate da oggetti peculiari come stelle di grandissima massa o giovani stelle di neutroni, che hanno una vita piuttosto breve e quindi si trovano in gran numero solo in sistemi stellari che si sono formati da poco o stanno ancora formandosi. Sorvolando sulle incongruenze dell'ambiente in cui è stata osservata, resta ancora il dubbio di chi abbia generato questa esplosione: tutti i modelli più esotici e violenti che cercano di giustificare una supernova di tale portata si trovano in difficooltà nello spiegare l'enorme output energetico osservato. I modelli che vanno per la maggiore per spiegare la classe delle supernove super luminose coinvolgono oggetti molto peculiari come le magnetar, stelle di neutroni molto giovani che per qualche motivo hanno un campo magnetico così forte da smagnetizzare la nostra carta di credito se si trovassero alla distanza della Luna (!). Tuttavia, neanche con tutta la buona volontà del mondo, sembra possibile raggiungere una tale energia.


È davvero una supernova? Stiamo sbagliando qualcosa? Queste sono forse le domande più appropriate che dovremmo farci (e che si sono già fatte gli autori della scoperta). C'è qualcosa che ci sfugge nell'interpretazione dell'origine di questo mostro cosmico? Probabilmente sì. L'unica cosa che si consoce con precisione è che la supernova non sembra contenere molte tracce di idrogeno e questo implica che l'esplosione è stata probabilmente di natura termonucleare su un oggetto che non ne conteneva in grandi quantità (come le nane bianche con le supernovae di tipo Ia). Il problema è che supernovae brillanti e povere di idrogeno fino a questo momento se ne sono osservate solo in piccole e deboli galassie nane.
Si conosce la distanza della galassia ospite e quindi si è stimata l'energia emessa a partire da quella osservata e indebolita dalla grandissima distanza. E questo potrebbe essere già un punto su cui approfondire, considerando anche le stranezze sull'ambiente in cui è avvenuta l'esplosione. E se la supernova osservata non fosse distante quanto la galassia alla quale sembra appartenere? Ovvero, se per qualche scherzo crudele tra noi e la galassia ci fosse un'altra galassia, perfettamente allineata e invisibile, magari proprio quelle galassie nane da dove abbiamo osservato, fino a questo momento, tutte le supernovae più luminose? Di colpo l'energia reale emessa crollerebbe di una quantità legata al quadrato dell'errore commesso nella determinazione della distanza e il mostro potrebbe diventare una supernova più normale.
C'è qualche ricercatore che si è addirittura chiesto se si sia effettivamente osservata una supernova e non magari un fenomeno di cannibalismo cosmoco, in particolare una stella di grande massa distrutta dall'enorme forza di gravità di un buco nero super massiccio, magari come quello che si pensa si nasconda all'interno della possibile galassia ospite.


Insomma, il 2016 è iniziato da poco ma già abbiamo il primo, intrigante, mistero e possiamo scommettere che sarà solo il primo di un'entusiasmante serie.


http://www.nature.com/news/brightest-ever-supernova-still-baffles-astronomers-1.19176#/ref-link-1


http://science.sciencemag.org/content/351/6270/257