Tycho supernova remnant: The Clumpy and Lumpy Death of a Star

Nelle stelle, la forza di gravità e la pressione, dovuta alle reazioni di fusione nucleare, "spingono" in senso opposto la materia, verso l'interno la prima, verso l'esterno la seconda. Le stelle con masse otto volte maggiori di quella del Sole originano alla fine della loro vita stelle a neutroni e buchi neri, come sappiamo. In queste stelle, le reazioni di fusione nucleare producono atomi pesanti come ossigeno, carbonio, neon, azoto, magnesio, silicio, fino ad arrivare al ferro. Le temperature e pressioni interne della stella morente sono così elevate che entra in gioco l'interazione nucleare forte, cioè quella forza che tiene uniti protoni e neutroni nel nucleo dell'atomo. Questo accade perché i nuclei degli atomi sono così vicini da collassare in uno stato fisico molto denso formato prevalentemente da neutroni. Se la massa iniziale della stella è circa 20 volte o più quella del Sole, questo collasso è tale per cui la forza di gravità a distanze così piccole diventa praticamente infinita, tale da superare l'interazione nucleare forte e determinare la formazione di un buco nero. In tutti i casi la morte di una stella causa un rilascio di materia ed energia al di fuori della stella stessa. Da molto tempo l'uomo osserva nel cielo notturno la luce emessa da stelle morenti. Nel 1572 Tycho Brahe, un astronomo danese, rimase affascinato dall'esplosione di una supernova nella costellazione di Cassiopea. Una luce intensa che rimase nel cielo per mesi. Quello che resta di questa supernova è oggi osservabile con i moderni telescopi: l'immagine sopra è proprio ciò che resta di questa immensa esplosione.
Affinché le supernove siano visibili a occhio nudo, come quella vista da Tycho Brahe, devono essere nella Via Lattea. Si tratta di fenomeni rari, ma i telescopi moderni possono "vedere" molto più lontano e aiutarci a osservare molti più eventi per capire meglio le "morti estreme" delle stelle. In particolare, gli astrofisici hanno da tempo osservato emissioni di lampi gamma da stelle morenti (GRB, Gamma Ray Burst, i raggi gamma sono radiazioni elettromagnetiche molto energetiche). Alcune supernove molto particolari, denominate "tipo Ic-BL", emettono un'energia dieci volte superiore alle supernove normali, sono mille volte più luminose, ma appaiono e scompaiono in poche ore. Ci vuole, dunque, fortuna, per captarle? Sperare che il telescopio sia puntato nella direzione giusta al momento giusto? No, ci vuole intelligenza, come ha dimostrato Anna Ho.

SN 2018cow

Nonostante i supervisori di Anna le avessero detto che rischiava di non vedere nulla e non avere dati per la sua tesi di dottorato, lei decise di scrivere un programma che automaticamente segnalasse gli eventi celesti particolarmente luminosi. In un giorno le capitava di analizzare fino a 100 eventi, ma nessuno era così anomalo. Nel giugno 2018, però, Anna lesse di un evento, chiamato, AT2018cow, molto più luminoso del normale. Decise si puntare un telescopio verso la zona dell'Universo da cui proveniva il segnale e di inizare a studiarlo. I miei collaboratori e io abbiamo trascorso giornate e nottate a rivedere ripetutatmente i dati, cercando di capire come interpretarli. Alcuni di quei momenti, come noi tutti insieme a calcolare le proprietà dell'onda d'urto su una lavagna [...], rimangono i miei ricordi più prezioni del periodo del dottorato. Anna e i suoi colleghi hanno scoperto che questo evento era molto particolare: i raggi gamma prodotti erano rimasti visibili più a lungo del previsto, come alimentati da un motore centrale e la stella morente aveva prodotto intorno a sé quel "bozzolo" di gas e polvere la cui origine resta molto misteriosa. Il 9 settembre 2018 Anna avvistò qualcosa con il suo programma e finalmente il 28 gennaio 2020 vide quello che cercava. Uno strano intenso bagliore di raggi gamma. Ha osservato quell'evento con molti telescopi diversi, dormendo nella stanza delle osservazioni di uno di questi con la sveglia alle 4:00 di mattina pronta per captare le radiazioni al momento giusto, secondo le previsioni dei suoi calcoli. Grazie a questa osservazione ha confermato che non tutte le stelle di grandi dimensioni muoiono come si pensava e i comportamenti anomali prima dell'esplosione finale restano da spiegare. Forse Anna si avvicinerà, chissà, ai misteri che avvolgono i buchi neri.
Anna è una giovane ricercatrice che ha studiato al MIT (Massachusetts Institute of Technology), a Caltech (California Institute of Technology) e ora a trenta anni dirige un gruppo di ricerca a Berkeley, una delle Università più prestigiose degli Stati Uniti, cercando di risolvere uno degli enigmi più affascinanti dell'astrofisica moderna. Ha già collezionato molti premi e non dorme la notte per fare ricerca, scrivendo formule alla lavagna con i suoi colleghi che provengono da paesi di tutto il mondo. Vi piacerebbe vivere un'esperienza simile?

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)