Le supernove rappresentano alcuni degli eventi più energetici e spettacolari dell’universo, offrendo agli astronomi opportunità uniche per studiare la vita e la morte delle stelle, e proprio di recente, un team internazionale di astronomi ha focalizzato la propria attenzione su una nuova supernova di tipo II, designata SN 2024jlf, con l’obiettivo di approfondire la comprensione dell’evoluzione di tali fenomeni cosmici.
Le supernove di tipo II sono il risultato del collasso rapido e dell’esplosione violenta di stelle massicce, con masse superiori a 8 volte quella del Sole, la cui caratteristica distintiva è la presenza di idrogeno nei loro spettri, ed in base alla forma delle loro curve di luce, le supernove di tipo II vengono ulteriormente classificate in due sottotipi: IIL e IIP.
Le supernove di tipo IIL mostrano un declino costante (lineare) della luminosità dopo l’esplosione, mentre quelle di tipo IIP presentano un periodo di declino più lento, noto come “plateau”, seguito da una normale fase di decadimento.
SN 2024jlf è stata individuata per la prima volta il 28 maggio 2024 grazie allo Zwicky Transient Facility (ZTF), con una magnitudine di 15,88, evento verificatosi nella galassia NGC 5690, una spirale vista di taglio con un redshift di 0,0058. Le osservazioni successive hanno rivelato che lo spettro di SN 2024jlf presenta un continuo blu con deboli caratteristiche di flash, indicando una giovane supernova da collasso nucleare di tipo II, ciononostante non è stato possibile identificare la stella progenitrice nella posizione di questa supernova.
Uno dei gruppi di astronomi che ha studiato SN 2024jlf è stato guidato da Nabeel Rehemtulla della Northwestern University di Evanston, nell’Illinois, il cui team ha utilizzato il modello di machine learning BTSbot per indagare le supernove neonate nei dati dello ZTF. Questo approccio automatizzato ha permesso un rapido follow-up delle osservazioni, evidenziando l’efficacia dell’automazione nello studio di transitori in rapida evoluzione.
Le prime osservazioni della supernova SN 2024jlf hanno rivelato segni di un fenomeno chiamato “ionizzazione flash” nelle linee di emissione dell’idrogeno, del carbonio e dell’elio, un fenomeno durato circa 1,3–1,8 giorni.
In altre parole, quando gli scienziati hanno osservato questa esplosione stellare, hanno notato che alcuni elementi chimici, come l’idrogeno, il carbonio e l’elio, mostravano segni di essere stati energizzati da un improvviso aumento di energia, e questo stato è durato per poco più di un giorno.
Dal punto di vista fotometrico, SN 2024jlf ha inizialmente aumentato la sua luminosità di oltre 4,0 magnitudini al giorno, un ritmo più rapido rispetto al 90% delle supernove di tipo II osservate in un ampio campione dello ZTF. Successivamente, SN 2024jlf si è comportata come una normale supernova di tipo IIP, con una fase di plateau della durata di circa 85 giorni e caratteristiche prominenti di Balmer P-Cygni.
I risultati suggeriscono che la stella progenitrice di SN 2024jlf fosse una supergigante rossa con una massa di circa 10 masse solari, e l’energia dell’esplosione è stata stimata intorno a 1,5 sexdecillion erg, mentre il tasso di perdita di massa è stato inferito essere tra 0,0001 e 0,001 masse solari all’anno. Questi dati offrono preziose informazioni sull’evoluzione delle supernove e sulle caratteristiche delle loro stelle progenitrici.
La scoperta di SN 2024jlf e il contesto scientifico
L’osservazione di SN 2024jlf non è solo un caso isolato di studio, ma rientra in un panorama più ampio di ricerca sulle supernove da collasso gravitazionale. Negli ultimi anni, grazie a progetti di osservazione a largo campo come lo Zwicky Transient Facility (ZTF) e il Vera C. Rubin Observatory (ancora in fase di realizzazione), gli astronomi hanno a disposizione strumenti sempre più sofisticati per identificare e monitorare questi eventi in tempo reale.
Uno degli aspetti chiave della scoperta di SN 2024jlf è stato l’uso di algoritmi di machine learning per individuare il transiente in tempi rapidissimi, con la combinazione tra intelligenza artificiale e astronomia che sta diventando sempre più rilevante, permettendo di filtrare enormi quantità di dati e di selezionare gli eventi più promettenti da osservare con telescopi di maggiore risoluzione.
Questo approccio ha permesso di catturare SN 2024jlf nelle sue fasi iniziali, un momento cruciale per comprendere la dinamica delle supernove.
Il ruolo della progenitrice e dell’ambiente circostante
Uno degli interrogativi più affascinanti che ruotano attorno alle supernove riguarda la loro progenitrice, ovvero la stella che ha dato origine all’esplosione, e nel caso di SN 2024jlf, l’analisi spettroscopica ha suggerito che la stella originaria fosse una supergigante rossa con una massa di circa 10 masse solari.
Questo tipo di stelle rappresenta una fase avanzata dell’evoluzione stellare, in cui la fusione nucleare non è più sufficiente a contrastare la forza gravitazionale, portando infine al collasso del nucleo e alla conseguente esplosione.
Un altro aspetto interessante è l’ambiente in cui si è verificata l’esplosione, questo perché SN 2024jlf è stata individuata nella galassia NGC 5690, una spirale vista di taglio, e la posizione di una supernova all’interno della sua galassia ospite può fornire indizi sulla popolazione stellare e sulla storia della formazione stellare in quella regione.
Le supernove di tipo II si trovano solitamente in regioni ricche di gas e polveri, dove la formazione stellare è ancora attiva.
L’importanza delle fasi iniziali dell’esplosione
Il rapido aumento di luminosità di SN 2024jlf, con una variazione di oltre 4 magnitudini al giorno nei primi istanti, è stato un elemento particolarmente notevole, un comportamento che è più estremo rispetto alla maggior parte delle supernove di tipo II osservate finora.
La velocità con cui una supernova aumenta la sua luminosità iniziale può fornire informazioni sulla quantità di materiale espulso e sull’interazione tra il materiale circumstellare e l’onda d’urto dell’esplosione.
Le osservazioni hanno mostrato anche caratteristiche spettrali transitorie, tra cui le cosiddette “linee di flash ionization”, righe di emissione temporanee, osservate nelle primissime ore o giorni dopo l’esplosione, che rappresentano il segnale di un’interazione tra il materiale espulso dalla supernova e il gas circostante, che era stato precedentemente rilasciato dalla stella progenitrice.
Questo suggerisce che la stella aveva subito episodi di perdita di massa poco prima dell’esplosione, il che può fornire dettagli cruciali sui processi di fine vita delle stelle massicce.
Implicazioni per il futuro dello studio delle supernove
SN 2024jlf si unisce a una lista sempre crescente di supernove studiate nelle loro fasi precoci, grazie ai progressi tecnologici e ai programmi di monitoraggio automatico del cielo, ed oltre a migliorare la nostra comprensione delle supernove di tipo II, questo studio può avere implicazioni più ampie per la nostra conoscenza dei meccanismi di evoluzione stellare e della distribuzione degli elementi chimici nell’universo.
Le supernove giocano un ruolo cruciale nell’arricchire il mezzo interstellare con elementi pesanti, molti dei quali sono fondamentali per la formazione di pianeti e, in ultima analisi, per la vita stessa, pertanto comprendere i dettagli di questi eventi catastrofici, ci aiuta a ricostruire la storia chimica della nostra galassia e di quelle lontane.
In sintesi, lo studio di SN 2024jlf dimostra il valore delle osservazioni automatizzate di follow-up dei transitori per approfondire la natura delle supernove da collasso nucleare, l’integrazione di tecniche di machine learning e osservazioni tempestive consente agli astronomi di catturare e analizzare rapidamente eventi cosmici effimeri, arricchendo la nostra comprensione dell’universo.
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