Un team internazionale che studia i dati del telescopio spaziale Fermi della NASA per i raggi gamma conclude che la missione Fermi ha rilevato una rara supernova insolitamente luminosa. I ricercatori affermano che probabilmente ha ricevuto la sua energia da una stella di neutroni supermagnetizzata nata dal collasso stellare che ha innescato l’esplosione. La missione Fermi fa parte della flotta di osservatori della NASA che monitorano i cambiamenti del cosmo per aiutare l’umanità a comprendere meglio il funzionamento dell’universo.
“Per quasi 20 anni, gli astronomi hanno analizzato i dati di Fermi alla ricerca di segnali di raggi gamma provenienti da migliaia di supernove e, sebbene siano stati riportati alcuni indizi interessanti, nessuno era definitivo fino ad ora”, ha affermato Fabio Acero, responsabile dello studio presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS) e l’ Università di Parigi-Saclay .
Un articolo che descrive i risultati è stato pubblicato mercoledì sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
Sfondo, collaborazione NASA/DOE/Fermi LAT e Acero et al. 2026; riquadro, NOT+ALFSOC/Bose et al. 2020
Le supernove a collasso del nucleo si verificano quando il nucleo di una stella con una massa molte volte superiore a quella del nostro Sole, responsabile della produzione di energia, esaurisce il combustibile, collassa sotto il proprio peso ed esplode. Durante il collasso, può formarsi una stella di neutroni delle dimensioni di una città o un buco nero ancora più piccolo.
Un’onda d’urto spazza via il resto della stella, che si espande rapidamente trasformandosi in una nube calda e densa di gas ionizzato.
Negli ultimi due decenni, sono state identificate quasi 400 supernove a collasso del nucleo eccezionali. Ciascuno di questi eventi, soprannominati supernove superluminose, ha prodotto una quantità di luce visibile pari o superiore a 10 volte quella normalmente osservata.
Nel 2024, uno studio condotto da Li Shang presso l’Università di Anhui a Hefei, in Cina, ha rilevato che il Large Area Telescope di Fermi potrebbe aver osservato raggi gamma, la forma di luce più energetica, provenienti da una supernova superluminosa avvenuta anni prima.
Denominata SN 2017egm, questa esplosione ad altissima energia si è verificata nella galassia NGC 3191, situata a circa 440 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dell’Orsa Maggiore. Anche a questa distanza, l’esplosione rimane una delle più vicine di questo tipo alla Terra.
A sinistra, SDSS e PS1; a destra, NOT+ALFSOC/Bose et al. 2020
“Abbiamo cercato raggi gamma provenienti dalle sei supernove superluminose più vicine osservate durante i primi 16 anni della missione Fermi”, ha affermato Guillem Martí-Devesa, ricercatore precedentemente presso l’ Università di Trieste e ora membro dell’Istituto di Scienze Spaziali di Barcellona. “Solo SN 2017egm mostra evidenze di raggi gamma, confermando precedenti indizi secondo cui alcune supernove possono essere luminose nei raggi gamma tanto quanto lo sono nella luce visibile. Questo apre una nuova finestra per lo studio di questi affascinanti eventi.”
I teorici hanno dibattuto sulle possibili fonti di energia che conferiscono a queste esplosioni la loro straordinaria potenza. Tra le ipotesi più accreditate figura la formazione di una magnetar, un tipo di stella di neutroni con i campi magnetici più intensi conosciuti, fino a 1.000 volte più potenti di quelli delle tipiche stelle di neutroni. Si tratta di un campo magnetico 10 trilioni di volte più forte di quello di un magnete da frigorifero.
Il team ha condotto un’analisi più approfondita delle caratteristiche ottiche e dei raggi gamma osservate nella supernova per confrontare la precisione con cui diversi modelli teorici le riproducevano. Un modello sviluppato dai coautori Indrek Vurm dell’Università di Tartu in Estonia e Brian Metzger della Columbia University di New York ha tracciato il percorso della luce e delle particelle prodotte da una magnetar neonata verso l’esterno e la loro interazione con i detriti in espansione della supernova.
Gli scienziati prevedono che una magnetar appena formata ruoti alcune centinaia di volte al secondo. Questa rapida rotazione produce un forte flusso di elettroni e positroni, le loro controparti di antimateria, che forma una vasta nube di particelle energetiche.
Raggi X, Chandra: NASA/CXC/SAO; Infrarossi, Webb: NASA/STScI; Elaborazione delle immagini: NASA/CXC/SAO/J. Major
All’interno di questa nube, chiamata nebulosa a vento di magnetar , varie interazioni alimentano la produzione e l’assorbimento di raggi gamma. Ad esempio, un elettrone e un positrone possono annichilirsi in una coppia di fotoni gamma, oppure due raggi gamma possono collidere e produrre le particelle. In questi e altri modi, i raggi gamma interagiscono con i detriti della supernova.
Non potendo sfuggire direttamente, vengono rielaborati, convertendosi in luce visibile a energia inferiore che fornisce alla supernova il suo ulteriore aumento di luminosità.
“Circa tre mesi dopo il collasso, con l’espansione e il raffreddamento dei detriti della supernova, i raggi gamma possono iniziare a fuoriuscire”, ha affermato Acero. “Questo modello di magnetar riproduce al meglio la luminosità della supernova e il tempo di arrivo dei suoi raggi gamma durante i primi mesi, ma riteniamo che ci sia margine di miglioramento in fasi successive, quando la luce visibile si affievolisce in modo piuttosto irregolare.”
Acero e i suoi colleghi suggeriscono che altri processi abbiano probabilmente contribuito al lungo periodo di declino di SN 2017egm. Tra questi, la ricaduta di detriti sulla magnetar e le interazioni tra l’onda d’urto e la materia espulsa dalla stella nei secoli precedenti alla sua morte.
ESA/XMM-Newton e Younes et al. 2016
Il team ha anche esaminato la capacità di un nuovo osservatorio terrestre per raggi gamma, il Cerenkov Telescope Array Observatory , di rilevare eventi come SN 2017egm. Con circa 50 ore di tempo di osservazione, affermano, una supernova simile potrebbe essere rilevata fino a circa 500 milioni di anni luce di distanza.
La nostra comprensione di fenomeni come SN 2017egm migliorerà grazie alla cooperazione tra tali strutture e la flotta di osservatori spaziali della NASA che monitorano i rapidi cambiamenti nell’universo.
“Il meccanismo del motore centrale della magnetar discusso in questo articolo si basa su numerosi progressi osservativi e teorici compiuti negli ultimi 20 anni nello studio delle magnetar”, ha affermato Judy Racusin, vice responsabile scientifica del progetto Fermi presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “L’osservazione dei raggi gamma provenienti dalle supernove ci fornirà un nuovo modo per esplorare i loro meccanismi interni.”
Fonte: Francis Reddy, Goddard Space Flight Center della NASA
Michelangelo Moles laureato magistrale in Corporate Communication e Media è specializzato nei temi della space economy e della blue economy, con particolare attenzione agli aspetti legati all’innovazione, alla comunicazione strategica e alla divulgazione dei nuovi modelli economici connessi al mare e allo spazio.
Nel corso degli anni ha acquisito una forte capacità di strutturare informazioni, notizie e approfondimenti sui principali comparti dell’economia dello spazio e dell’economia del mare: satelliti, telecomunicazioni, osservazione della Terra, space tech, portualità, logistica, innovazione marittima, sostenibilità, tecnologie dual use e interconnessioni tra settore aerospaziale e blue economy.
