Osservata un’eco luminosa nella galassia M82

Grazie ai dati del telescopio spaziale Hubble, gli astrofisici hanno osservato un’eco luminosa. L’osservazione di cui pariamo è quella della supernova SN2014J nella galassia M82 a 11,4 milioni di anni luce da noi. I dati raccolti da Hubble riguardano un periodo di tempo di due anni.

Animazione dell’eco luminosa da SN2014J (Crediti: HST/NASA)

Ora proviamo a capirci qualcosa.

 

Che cos’è un’eco luminosa?

Avete presente un’eco sonora? Voi urlate, le onde sonore della vostra voce sbattono su una parete lontana, vengono riflesse e voi sentite di nuovo l’urlo che avete emesso qualche istante prima.

Ora pensate a una supernova che esplode in una galassia lontana. A seconda della distanza della galassia dalla Terra, dopo un certo numero di anni la luce della supernova arriva sino a noi.

Ma la luce emessa durante l’esplosione di supernova non è emessa solo verso noi sulla Terra. La luce è emessa in tutte le direzioni. Magari può capitare che vicino alla supernova c’è una nube di gas e polvere interstellare. In questo caso, la luce può essere riflessa dalla nube e finire poi, eventualmente, per dirigersi anch’essa verso noi sulla Terra.

La situazione di cui parlo è più o meno quella descritta in questa figura.

Schema di un’eco luminosa.

La luce appena emessa dalla supernova che viaggia verso di noi, arriva sulla Terra lungo la freccia gialla indicata con A. La luce che invece non viene verso di noi, ma viaggia in un’altra direzione, a un certo punto potrebbe incontrare una nube di polvere e venire dunque riflessa. Questa riflessione modifica la traiettoria della luce facendola andare lungo il tragitto indicato dalla freccia rossa con C.

In sostanza, noi dalla Terra vediamo prima l’esplosione della supernova, cioè la luce lungo la freccia A, e poi, dopo un certo periodo di tempo, la luce che ci arriva lungo il percorso della freccia C. Questa luce è quella che chiamiamo con il nome di eco luminosa.

Come si scopre un’eco luminosa?

Al momento, gli astronomi hanno beccato 15 eco luminose da supernovae al di fuori della nostra Galassia. Pochine, perché se non sono vicine un telescopio non c’è la fa a ingrandire abbastanza da osservare per bene la regione attorno alla supernova.

Una delle più celebri eco luminose osservate finora è quella di V838 Mon.

Di solito, quando si studia una supernova si studia la sua curva di luce, ovvero come la luce emessa dalla supernova varia al passare del tempo. Per scoprire un’eco luminosa questo tipo di studio deve durare diversi giorni. Per esempio, nel caso della supernova SN2014J in M82, dopo il picco, il telescopio spaziale Hubble ha studiato la sorgente in sei intervalli di tempo partendo da 277 giorni dopo il picco di luminosità, fino a 1187 giorni dopo il picco.

Insomma, la perseveranza è ciò che conta.

Che cosa possiamo studiare con un’eco luminosa?

La cosa bella della scienza è che se avete diversi modelli teorico, oppure un modello con diversi parametri, basta confrontare i modelli con i dati sperimentali per capire che cosa sta succedendo.

Quindi gli astrofisici prima di tutto raccolgono i dati misurando la curva di luce della supernova. Poi, si confrontano i vari modelli con la curva di luce. La cosa bella di una supernova con eco è che la curva di luce dura parecchio, in quanto l’eco è un’emissione luminosa ben visibile che ci permette di avere una curva di luce con molti dati.

Ora, dovete sapere che durante un’esplosione di supernova avvengono un sacco di cose: onde d’urto, formazione di nuclei atomici pesanti, esplosioni varie. Nei modelli teorici c’è tutto questo, a livello di parametri, ovvero di quantità che dobbiamo calibrare usando i dati veri. Quindi dallo studio di una curva di luce prolungata abbiamo l’occasione per riuscire a vincolare i valori dei vari parametri dei modelli teorici.

Per esempio, una cosa interessante ricavata dallo studio della supernova SN2014J in M82 è il rapporto tra l’abbondanza di ferro e cobalto oppure ferro e nichel, tutti elementi prodotti nel nucleo della stella che ha generato l’esplosione di supernova.

Come un’eco sonora ci permette di capire la distanza di una parete rocciosa, anche un’eco luminosa ci aiuta a scoprire come funziona l’universo, in particolare ci aiuta a capire meglio come sono fatte le stelle e come evolvono.

 

Per saperne di più

Articolo scientifico di Y.Yang et al (2017)

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