Utilizzando una combinazione di telescopi, tra cui l’Osservatorio Internazionale Gemini, finanziato in parte dalla National Science Foundation statunitense e gestito da NSF NOIRLab, e il telescopio SOAR presso l’Osservatorio Interamericano di Cerro Tololo in Cile, un programma di NSF NOIRLab, gli astronomi hanno caratterizzato la supernova più vicina collegata a un transiente veloce di raggi X. Le osservazioni rivelano che queste esplosioni luminose di raggi X potrebbero essere il risultato di una morte esplosiva “fallita” di una stella massiccia. Fin dalla loro prima rilevazione, potenti esplosioni di raggi X provenienti da galassie lontane, note come transienti X veloci (FXT), hanno sconcertato gli astronomi. Gli FXT sono stati storicamente eventi sfuggenti, che si verificano a grandi distanze dalla Terra e durano solo da pochi secondi a ore. Einstein Probe ( EP ), lanciata nel 2024, è dedicata all’osservazione di eventi transitori nei raggi X e sta cambiando le regole del gioco per gli astronomi che cercano di comprendere l’origine di questi eventi esotici. E’ quanto si legge in un articolo noirlab.
Nel gennaio 2025, EP ha allertato gli astronomi della presenza del più vicino FXT conosciuto all’epoca, denominato EP 250108a. La sua vicinanza alla Terra (a 2,8 miliardi di anni luce di distanza) ha offerto un’opportunità senza precedenti per osservazioni dettagliate del comportamento evolutivo dell’evento. Dopo la rilevazione iniziale di EP 250108a, un vasto team internazionale di astronomi è entrato in azione per catturarne il segnale in diverse lunghezze d’onda. Lo spettrografo FLAMINGOS-2 sul telescopio Gemini South , metà dell’International Gemini Observatory , ha fornito dati nel vicino infrarosso, mentre il Gemini Multi-Object Spectrograph ( GMOS ) sul telescopio Gemini North ha fornito dati ottici. La rapida capacità di risposta del Gemini ha permesso al team di individuare rapidamente la posizione di EP 250108a, dove hanno trovato le luminose conseguenze della morte esplosiva di una stella massiccia, nota come supernova.
I dettagli
Analizzando il segnale in rapida evoluzione di EP 250108a nei primi sei giorni successivi alla rilevazione iniziale, il team ha scoperto che questo FXT è probabilmente una variante “fallita” di un lampo gamma (GRB). I GRB sono le esplosioni più potenti dell’Universo e sono stati osservati prima delle supernovae. Durante questi eventi, violenti geyser di particelle ad alta energia esplodono attraverso gli strati esterni di una stella mentre collassa su se stessa. Questi getti scorrono a una velocità prossima a quella della luce e sono rilevabili grazie alla loro emissione di raggi gamma.
EP 250108a appare simile a un’esplosione a getto, ma in cui i getti non penetrano gli strati esterni della stella morente, ma rimangono intrappolati al suo interno. Quando i getti soffocati interagiscono con gli strati esterni della stella, decelerano e la loro energia cinetica viene convertita nei raggi X rilevati dalla sonda Einstein.
“Questa supernova FXT è quasi una gemella delle supernovae del passato che hanno seguito i GRB”, afferma Rob Eyles-Ferris, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Leicester e autore principale di uno dei due articoli complementari che presentano questi risultati, in uscita su The Astrophysical Journal Letters. “Le nostre osservazioni delle fasi iniziali dell’evoluzione di EP 250108a mostrano che le esplosioni di stelle massicce possono produrre entrambi i fenomeni”.
Sebbene queste osservazioni iniziali forniscano informazioni sui meccanismi che guidano l’FXT, è necessario un monitoraggio a lungo termine dell’evento per ricostruire le caratteristiche della stella progenitrice. Il team ha quindi continuato a osservare EP 250108a oltre i primi sei giorni, osservando come l’emissione del getto intrappolato si affievolisse e il segnale ottico della supernova associata, SN 2025kg, dominasse gli spettri.
“I dati a raggi X da soli non possono dirci quali fenomeni abbiano generato l’FXT”, afferma Jillian Rastinejad, dottoranda presso la Northwestern University e autrice principale del secondo articolo correlato. “La nostra campagna di monitoraggio ottico di EP 250108a è stata fondamentale per identificare le conseguenze dell’FXT e raccogliere gli indizi sulla sua origine”.
In corrispondenza di EP 250108a, il team ha osservato un aumento della luminosità ottica che è durato alcune settimane prima di svanire, insieme a spettri contenenti ampie linee di assorbimento. Queste caratteristiche indicano che la FXT è associata a una supernova di tipo Ic a linee ampie. Le osservazioni nel vicino infrarosso del telescopio Southern Astrophysical Research ( SOAR ) da 4,1 metri presso l’NSF Cerro Tololo Inter-American Observatory ( CTIO ) in Cile hanno ulteriormente contribuito a definire la luminosità massima della supernova, offrendo ulteriori indizi sull’aspetto della stella progenitrice. Il team stima che la stella la cui morte ha innescato EP 250108a e la sua supernova associata avesse una massa di circa 15-30 volte quella del Sole.
“La nostra analisi dimostra in modo definitivo che gli FXT possono originarsi dalla morte esplosiva di una stella massiccia”, afferma Rastinejad. “Supporta anche un nesso causale tra supernovae con GRB e supernovae con FXT, in cui i GRB sono prodotti da getti attivi e gli FXT da getti intrappolati o deboli.”
Nel complesso, gli articoli complementari del team presentano il set di dati più dettagliato ad oggi di una supernova che accompagna un FXT di EP. La loro analisi combinata indica che i getti “falliti” associati agli FXT sono più comuni nelle esplosioni stellari massicce rispetto ai getti “riusciti” associati ai GRB. Dal lancio di EP, gli FXT sono stati rilevati più volte al mese. Nel frattempo, le rilevazioni di GRB sono state storicamente rare, verificandosi all’incirca una volta all’anno. “Questa scoperta preannuncia una comprensione più ampia della diversità nella morte delle stelle massicce e la necessità di indagini più approfondite sull’intero panorama dell’evoluzione stellare”, afferma Eyles-Ferris.
La comprensione delle stelle da parte degli astronomi sarà notevolmente ampliata dal futuro Osservatorio Vera C. Rubin dell’NSF-DOE , finanziato dall’NSF e dall’Office of Science del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ( DOE/SC ). Il suo Legacy Survey of Space and Time ( LSST ) , durato un decennio, fornirà agli astronomi immense quantità di dati dettagliati nel dominio del tempo sulle esplosioni stellari, rivelando il funzionamento interno delle esplosioni stellari di grande intensità (FXT) e di molti altri eventi stellari esotici.
“L’Osservatorio Internazionale Gemini combina capacità di risposta rapida con una sensibilità leader a livello mondiale per sorgenti deboli e distanti”, afferma Martin Still, direttore del programma NSF per l’Osservatorio Internazionale Gemini. “Questo ottimizza Gemini per essere uno strumento di follow-up di prim’ordine per gli avvisi di eventi esplosivi provenienti da rivelatori di onde gravitazionali e particelle, sondaggi spaziali e l’imminente Legacy Survey of Space and Time dell’Osservatorio Vera C. Rubin dell’NSF-DOE”.
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