Webb rileva indizi di una stella di neutroni al centro della supernova 1987A

L’annuncio della NASA, pubblicato il 22 febbraio 2024, presenta osservazioni del telescopio spaziale James Webb che offrono finora la prova più solida di emissione proveniente da un oggetto compatto appena formato nel luogo della supernova SN 1987A. La supernova si verificò a circa 160 000 anni luce, nella Grande Nube di Magellano, e fu osservata per la prima volta dalla Terra nel febbraio 1987.

SN 1987A fu una supernova da collasso del nucleo: secondo la spiegazione del team, questo tipo di esplosione lascia al centro un oggetto compatto, una stella di neutroni o un buco nero. Gli astronomi avevano cercato indizi di tale oggetto nel materiale in espansione rimasto dopo l’esplosione. Il lavoro presentato dalla NASA riferisce segnali di radiazione ad alta energia associati al centro del resto e i ricercatori ritengono che siano probabilmente prodotti da una giovane stella di neutroni.

Argon ionizzato nel materiale espulso

Le osservazioni alla base del risultato sono state effettuate il 16 luglio 2022, tra le prime realizzate da Webb per studiare questo resto. Il team ha utilizzato la modalità spettroscopica a media risoluzione dello strumento MIRI, che osserva nel medio infrarosso. Uno spettrografo separa la luce nelle sue lunghezze d’onda; la modalità impiegata permette di ottenere uno spettro per ogni pixel e di esaminare come varia l’emissione attraverso l’oggetto.

L’analisi ha rilevato un segnale intenso di argon ionizzato al centro del materiale espulso che circonda il luogo dell’esplosione. Osservazioni successive con NIRSpec, lo spettrografo nel vicino infrarosso di Webb, hanno individuato elementi ancora più ionizzati, in particolare argon a cui mancano cinque dei suoi 18 elettroni. Per produrre questi ioni sono necessari fotoni molto energetici. Sulla base di questa necessità, il team conclude che al centro del resto deve esserci una fonte di radiazione ad alta energia.

Perché gli indizi puntano a una stella di neutroni

Circa due ore prima della prima osservazione di SN 1987A in luce visibile, tre osservatori rilevarono un lampo di neutrini durato alcuni secondi. Quel segnale e la supernova furono associati allo stesso evento e fornirono importanti prove a sostegno della teoria del collasso del nucleo, che prevede la formazione di una stella di neutroni o di un buco nero. Negli ultimi anni erano stati trovati anche indizi indiretti di una stella di neutroni nel resto, ma l’annuncio descrive le nuove osservazioni come il primo rilevamento degli effetti dell’emissione ad alta energia del probabile giovane oggetto.

Il team ha esaminato diverse spiegazioni per la radiazione in grado di ionizzare l’argon e afferma che solo poche sembrano plausibili; tutte includono una stella di neutroni appena nata. La scoperta sostiene quindi questa interpretazione, ma l’identificazione dell’oggetto è considerata probabile. La nota della NASA riporta inoltre l’aspettativa del team che nuove osservazioni permettano di comprendere meglio cosa accade esattamente al centro di SN 1987A.

Un resto osservato mentre evolve

SN 1987A è tra le supernove recenti più vicine e giovani individuate, e i suoi resti continuano a cambiare rapidamente. L’esplosione fu osservata nel febbraio 1987 e la sua luminosità raggiunse il massimo a maggio dello stesso anno. Questa evoluzione nel corso di decenni offre agli astronomi l’opportunità di studiare in tempo reale aspetti di un’esplosione stellare e del suo resto.

L’annuncio spiega che i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science. Webb è una missione internazionale guidata dalla NASA insieme all’Agenzia spaziale europea (ESA) e all’Agenzia spaziale canadese. Nello studio, MIRI ha fornito le osservazioni infrarosse dell’argon e NIRSpec le successive osservazioni a lunghezze d’onda più corte.

La conclusione principale è che al centro del resto si trova una fonte di radiazione capace di generare gli ioni osservati. Secondo i modelli considerati dai ricercatori, la spiegazione più probabile è una stella di neutroni appena nata; il team auspica che le osservazioni di follow-up aiutino a definire meglio la natura dell’emissione.