Nuove osservazioni rivelano come si forma la polvere stellare intorno a una supernova

Un gruppo di astronomi ha potuto seguire in tempo reale la formazione della polvere stellare – durante i postumi di una esplosione di supernova. Per la prima volta hanno mostrato come queste fabbriche di polvere cosmica costruiscono i grani per mezzo di un processo a due stadi, iniziando appena dopo l’esplosione, ma continuando in seguito per anni. L’equipe ha usato il telescopio VLT (Very Large Telescope) dell’ESO nel nord del Cile per analizzare la luce della supernova SN2010jl mentre si stava lentamente spegnendo. I nuovi risultati vengono pubblicati on-line dalla rivista Nature il 9 luglio 2014.

L’origine della polvere cosmica nelle galassie è ancora oscura . Gli astronomi sanno che le supernove potrebbero essere la sorgente primaria della polvere, specialmente nell’Universo primordiale, ma non è ancora chiaro come e dove si condensino e crescano i grani di polvere. Non è nemmeno chiaro come questi evitino di essere distrutti nell’ambiente ostile di una galassia con elevata formazione stellare. Ora invece, alcune osservazioni del VLT dell’ESO all’Osservatorio del Paranal nel nord del Cile stanno svelando il mistero per la prima volta.

Un’equipe internazionale ha usato lo spettrografo X-shooter per osservare una supernova – nota come SN2010jl – per nove volte nei mesi successivi all’esplosione e per una decima volta 2,5 anni dopo l’esplosione, a lunghezze d’onda visibili e nel vicino infrarosso . Questa supernova particolarmente brillante, il risultato della morte di una stella massiccia, è esplosa nella piccola galassia UGC 5189A.

“Combinando i dati delle prime nove serie di osservazioni siamo riusciti a ottenere la prima misura diretta di come la polvere intorno a una supernova assorbe i diversi colori della luce“, confida l’autrice principale Christa Gall, dell’Università Aarhus, Danimarca. “Questo ci ha permesso di scoprire sulla polvere più di quanto fosse stato possibile finora“.

L’equipe ha trovato che la formazione della polvere inizia subito dopo l’esplosione e continua per un lungo periodo. Le nuove misure hanno anche svelato quanto sono grandi i grani e di cosa sono fatti. Queste scoperte rappresentano un ulteriore passo avanti dopo i recenti risultati ottenuti con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), che ha rivelato per la prima volta una quantità di polvere appena formata tra i resti della famosa, recente supernova 1987A (SN 1987A, eso1401).

L’equipe ha scoperto che i grani di polvere più grandi di un millesimo di millimetro di diametro si sono formati rapidamente nel materiale denso che circonda la stella. Anche se molto piccola per i nostri standard umani, questa dimensione è molto grande per la polvere cosmica e questo formato così sorprendentemente grande serve ai grani per resistere ai processi distruttivi. Una delle questioni rimaste aperte nell’articolo dei risultati di ALMA era proprio capire come i grani potessero sopravvivere all’ambiente distruttivo e violento nei resti di supernova. Ora questo risultato ha risposto: i grani sono più grandi del previsto.

“Trovare grani grandi appena dopo l’esplosione di supernova significa che ci deve essere un modo veloce ed efficiente di formarli“, aggiunge il co-autore Jens Hjorth del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenhagen, Danimarca, e continua: “Non sappiamo in realtà esattamente come questo accada“.

Ma gli astronomi pensano di sapere dove si sia formata la nuova polvere: nel materiale che la stella ha liberato nello spazio ancor prima dell’esplosione. Quando l’onda d’urto della supernova si è espansa verso l’esterno ha creato un guscio denso e freddo di gas – l’ambiente ideale dove si possono formare e crescere i grani di polvere.

I risultati delle osservazioni indicano che in un secondo tempo – dopo alcune centinaia di giorni – si mette in atto un processo accelerato di formazione della polvere che coinvolge il materiale espulso dalla supernova. Se la produzione di polvere in SN2010jl continua a seguire la tendenza osservata, 25 anni dopo l’esplosione di supernova la massa totale della polvere sara circa metà della massa del Sole, una quantità simile alla massa di polvere osservata in altre supernove come SN 1987A.

“In passato gli astronomi hanno visto molta polvere nei resti di supernova rimasti dopo l’esplosione. Ma hanno anche trovato evidenza di solo piccole quantità di polvere creata effettivamente dall’esplosione di supernova. Queste nuove notevoli osservazioni spiegano come si possa risolvere questa apparente contraddizione“, conclude Christa Gall.