Supernova? No, stella distrutta da un buco nero

Sembrava un’esplosione di supernova, come tante se ne osservano ormai nell’universo, ma quel segnale era in realtà prodotto da una stella che veniva fatta letteralmente a pezzi da un buco nero supermassiccio

Sembrava un’esplosione di supernova, come tante se ne osservano ormai nell’universo. Ma un gruppo di astronomi, tra cui Marco Bondi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) è riuscito a scoprire che sorprendentemente quel segnale proveniente da una coppia di galassie interagenti era in realtà prodotto da una stella che veniva fatta letteralmente a pezzi da un buco nero supermassiccio.

Seppo Mattila dell’Università di Turku in Finlandia e Miguel Perez-Torres dell’Istituto di Astrofisica di Andalusia in Spagna hanno guidato il team di 36 scienziati provenienti da 26 istituzioni di tutto il mondo e pubblicano i loro risultati nell’ultimo numero della rivista Science. I dati nella banda radio utilizzati nell’indagine sono stati ottenuti con la tecnica Very Long Baseline Interferometry (VLBI), che consiste nell’osservazione simultanea da parte di molti radiotelescopi sparsi in diversi continenti che puntano la stessa regione di cielo. I radiotelescopi dell’INAF presenti a Medicina (Bologna), Noto (Siracusa) e Cagliari hanno partecipato alla campagna osservativa.

Il raro fenomeno che porta alla disgregazione delle stelle è noto come “evento di distruzione mareale” (Tde, dalle iniziali dell’inglese tidal disruption event) e si verifica quando una stella viene catturata dal buco nero supermassiccio tramite la sua invincibile attrazione gravitazionale: le forze mareali deformano la stella, la fanno a pezzi creando un flusso di detriti che poi cadono verso il buco nero, illuminando lo spazio circostante con getti luminosi di plasma ed energia.

I teorici hanno suggerito che il materiale strappato dalla stella malcapitata forma un disco in rotazione attorno al buco nero, che lancia questi getti energetici verso l’esterno a una velocità prossima a quella della luce. “Mai prima d’ora siamo stati in grado di osservare direttamente la formazione e l’evoluzione di un getto creato da uno di questi eventi”, spiega Perez-Torres.

Originariamente, i ricercatori stavano monitorando una coppia di galassie in collisione nota come Arp 299, a circa 150 milioni di anni luce dalla Terra. Questa area di cielo è così ricca di esplosioni che è stata ribattezzata la “fabbrica delle supernovae”. Nel gennaio 2005 i ricercatori hanno scoperto una raffica di emissioni infrarosse provenienti dal nucleo di una di queste galassie, e nel luglio dello stesso anno una nuova e distinta fonte di emissioni radio è stata rilevata nella stessa posizione.

Nel corso del decennio successivo, il team di esperti ha continuato a osservare l’emissione radio utilizzando la rete VLBI europea denominata European VLBI Network (EVN) e quella americana nota come Very Long Baseline Array (VLBA), che forniscono immagini ad altissima risoluzione, e ha acquisito immagini nelle bande ottiche, infrarosse e X, necessarie per elaborare un modello interpretativo coerente del fenomeno osservato.

Nel 2011 si è visto che l’area dell’oggetto da cui provenivano le emissioni radio si stava espandendo verso una direzione specifica, formando un allungamento chiamato “getto”, come precedentemente previsto dai teorici. L’espansione misurata indicava che il materiale nel getto si stava muovendo a una media di un quarto della velocità della luce.

Bondi chiarisce quanto scoperto: “I tidal disruption event sono eventi molto rari da osservare. Fino ad oggi si trovano solo un paio di casi segnalati in letteratura. Quello rilevato nella galassia Arp 299 ha un’ulteriore peculiarità: per la prima volta si è potuto osservare anche la creazione di un getto radio prodotto dal fenomeno di rapido accrescimento ed è stato possibile seguire la sua evoluzione su un arco di tempo di diversi anni, grazie anche al contributo dei radiotelescopi dell’INAF che hanno osservato congiuntamente alla rete europea e americana”. Marco Bondi lavora presso l’Istituto di Radioastronomia dell’INAF di Bologna e ha contribuito ad analizzare e interpretare le osservazioni radio che hanno avuto un ruolo fondamentale per confermare la presenza di un evento di distruzione mareale nella galassia Arp 299.

Perez-Torres conclude: “Gli eventi di distruzione mareale ci forniscono un’opportunità unica per comprendere meglio la formazione e l’evoluzione dei getti nelle vicinanze di questi potenti oggetti”.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Science nell’articolo “A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger”, di S. Mattila (Tuorla Observatory, Department of Physics and Astronomy, University of Turku / Finnish Centre for Astronomy with ESO (FINCA), University of Turku), M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía – Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) / Departamento de Física Teórica, Facultad de Ciencias, Universidad de Zaragoza) et al.