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Un anello mancante tra le supernovae

A destra, un forte motore centrale spinge i getti di materiale quasi alla velocità della luce e genera un lampo gamma (GRB). Il frame centrale mostra, invece, una supernova intermedia, come SN 2012ap, con un motore centrale debole, getti deboli e nessun GRB.
A destra, un forte motore centrale spinge i getti di materiale quasi alla velocità della luce e genera un lampo gamma (GRB). Il frame centrale mostra, invece, una supernova intermedia, come SN 2012ap, con un motore centrale debole, getti deboli e nessun GRB. Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Utilizzando il Very Large Array (VLA) della National Science Foundation, un gruppo internazionale di astronomi ha scoperto l'anello mancante tra le supernovaea che generano lampi di raggi gamma (GRB) e quelle che non li producono. L' "ibrido", un esplosione stellare osservata nel 2012, lasciava ipotizzare che si sarebbe verificato un potente GRB, invece, mai arrivato.

"E' un risultato sorprendente che fornisce una visione chiave del meccanismo alla base di tali esplosioni", ha detto Sayan Chakraborti del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "Questo oggetto colma un divario tra GRB e le altre supernovae di questo tipo e mostra che, durante queste esplosioni, si può verificare una vasta gamma di attività", ha aggiunto.

I risultati sono stati accettati per la pubblicazione sulla rivista Astrophysical Journal.

THE BROAD-LINED Type Ic SN 2012ap AND THE NATURE OF RELATIVISTIC SUPERNOVAE LACKING A GAMMA-RAY BURST DETECTION [abstract]

We present ultraviolet, optical, and near-infrared observations of SN 2012ap, a broad-lined Type Ic supernova in the galaxy NGC 1729 that produced a relativistic and rapidly decelerating outflow without a gamma-ray burst signature. Photometry and spectroscopy follow the flux evolution from –13 to +272 days past the B-band maximum of –17.4 ± 0.5 mag. The spectra are dominated by Fe II, O I, and Ca II absorption lines at ejecta velocities of v ≈ 20,000 km s–1 that change slowly over time. Other spectral absorption lines are consistent with contributions from photospheric He I, and hydrogen may also be present at higher velocities (v gsim 27,000 km s–1). We use these observations to estimate explosion properties and derive a total ejecta mass of ~2.7 M , a kinetic energy of ~1.0 × 1052 erg, and a 56Ni mass of 0.1-0.2 M . Nebular spectra (t > 200 days) exhibit an asymmetric double-peaked [O I] λλ6300, 6364 emission profile that we associate with absorption in the supernova interior, although toroidal ejecta geometry is an alternative explanation. SN 2012ap joins SN 2009bb as another exceptional supernova that shows evidence for a central engine (e.g., black hole accretion or magnetar) capable of launching a non-negligible portion of ejecta to relativistic velocities without a coincident gamma-ray burst detection. Defining attributes of their progenitor systems may be related to notable observed properties including environmental metallicities of Z gsim Z , moderate to high levels of host galaxy extinction (E(BV) > 0.4 mag), detection of high-velocity helium at early epochs, and a high relative flux ratio of [Ca II]/[O I] >1 at nebular epochs. These events support the notion that jet activity at various energy scales may be present in a wide range of supernovae.

Quando una stella massiccia muore genera un'esplosione molto energetica. Le più comuni formano una bolla quasi sferica che si espande verso l'esterno rapidamente ma, comunque, a velocità molto inferiori rispetto a quella della luce. Tuttavia, in una piccola percentuale di casi, il materiale può formare un disco turbinante di breve durata che circonda la nuova stella di neutroni o il buco nero che si è formato, che ricade su di esso o viene espulso sotto forma di getti relativistici. Il materiale che si muove verso l'esterno dai poli del disco a velocità prossime a quella della luce, intergando con il messo interstellare, rallenta, generano lampi di raggi gamma. Tale combinazione, tra disco vorticoso e getti, viene chiamata "motore".

Ma questa sembra non essere la regola. L'oggetto identificato come Supernova 2012ap (SN 2012ap) è quello che gli astronomi chiamano supernova a collasso nucleare (core-collapse supernova), una stella molto massiccia in cui l'esplosione si verifica quando le reazioni di fusione nucleare interne non sono  più in grado di fornire l'energia necessaria per bilanciare il resto della stella e così, il nucleo collassa catastroficamente in una stella di neutroni ultracompatta o un in buco nero, mentre il resto del materiale viene esplulso nello spazio.

Questa ricerca ha dimostrato che non tutte le esplosioni guidate da un motore producono lampi di raggi gamma.
"La supernova aveva getti in movimento quasi alla velocità della luce e quei getti hanno rapidamente rallentato proprio come si verifica quando vengono prodotti lampi di raggi gamma", ha detto Alicia Soderberg sempre del CfA.

Quello che vediamo è che c'è una grande diversità nei motori in questo tipo di supernova [supernova di tipo II N.d.R.]", ha detto Chakraborti." Quelli con i motori forti e particelle più leggere producono lampi di raggi gamma, mentre quelli con motori più deboli e le particelle più pesanti no", ha aggiunto. "Questo oggetto indica che la natura del motore svolge un ruolo centrale nel determinare le caratteristiche in questo tipo di supernova".

Press release:
- https://public.nrao.edu/news/pressreleases/supernova-missing-link

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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