Gli astronomi scoprono la prima supernova superluminosa con lente gravitazionale

Una lente d’ingrandimento cosmica rivela un’esplosione da record.

Un team internazionale di astronomi che utilizza una combinazione di telescopi terrestri, incluso l’Osservatorio W. M. Keck a Maunakea, Isola delle Hawaiʻi, ha scoperto la prima supernova superluminosa mai risolta spazialmente e con lente gravitazionale.

L’oggetto, chiamato SN 2025wny, offre uno sguardo raro su un cataclisma stellare dell’Universo primordiale e fornisce una sorprendente conferma della teoria della relatività generale di Einstein.

SN 2025wny si trova così lontano che la sua luce ha viaggiato per 10 miliardi di anni per raggiungere la Terra; l’Universo aveva appena 4 miliardi di anni quando avvenne l’esplosione.

Normalmente, una supernova a questa distanza sarebbe troppo debole per essere rilevata da terra. Ma due galassie in primo piano agiscono come una “lente d’ingrandimento” gravitazionale naturale, aumentando la luminosità della supernova di un fattore 50 e dividendola in immagini distinte e spazialmente separate.

“Questo è il telescopio della natura”, afferma Joel Johansson, autore principale dell’Oskar Klein Centre dell’Università di Stoccolma. “L’ingrandimento ci permette di studiare una supernova a distanza dove altrimenti sarebbero impossibili osservazioni dettagliate.”

Lo studio, guidato dall’Università di Stoccolma, è pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Un nuovo metodo per sondare l’espansione dell’universo

Poiché ciascuna delle immagini con più lenti segue un percorso leggermente diverso attorno alle galassie intermedie, i loro tempi di arrivo differiscono.

Misurare questi ritardi temporali fornisce un metodo potente e indipendente per determinare la costante di Hubble—la velocità con cui l’Universo si espande.

Un grande problema irrisolto nella cosmologia moderna è la tensione di Hubble—la crescente discrepanza tra le misurazioni del tasso di espansione dell’Universo effettuate dall’Universo primitivo e quelle effettuate da oggetti vicini.

Il disaccordo suggerisce che il nostro attuale modello cosmologico potrebbe essere incompleto.

Supernove fortemente lenti come SN 2025wny offrono un nuovo modo indipendente di misurare questo tasso di espansione attraverso differenze di ritardo temporale tra le immagini con lente, aiutando a determinare se la tensione riflette una nuova fisica o limiti nei metodi esistenti.

“Una supernova con lente e immagini multiple e ben risolte offre uno dei modi più puliti per misurare il tasso di espansione dell’Universo”, afferma Ariel Goobar dell’Oskar Klein Centre.

“SN 2025wny è un passo importante verso la risoluzione di una delle sfide più significative della cosmologia.”

Un’esplosione sorprendente ed eccezionalmente calda

Le supernove superluminose sono esplosioni estremamente luminose e rare.

SN 2025wny si distingue anche in questa categoria d’élite: la sua prima luce ultravioletta, estesa in lunghezze d’onda ottiche dall’espansione cosmica, ha rivelato un evento eccezionalmente caldo e brillante.

L’intensa luminosità della supernova illuminava la galassia ospite, permettendo agli astronomi di identificare linee di assorbimento strette provenienti da elementi come carbonio, ferro e silicio.

Queste impronte digitali indicano una galassia nana a bassa metallicità e formatrice di stelle—esattamente il tipo di ambiente che si pensava producesse supernove superluminose durante la giovinezza dell’Universo.

Come è stata fatta la scoperta

La scoperta si basava su una catena di osservatori all’avanguardia che lavoravano insieme per innovazioni scientifiche. La Zwicky Transient Facility (ZTF) presso l’Osservatorio Palomar in California rilevò per la prima volta l’esplosione durante il monitoraggio notturno del cielo.

Il Nordic Optical Telescope (NOT) su La Palma, nelle Isole Canarie, ha fornito la spettroscopia iniziale del transiente, il Liverpool Telescope (LT), anch’esso su La Palma, ha fornito quattro immagini separate della SN 2025wny, e l’Osservatorio Keck ha infine fornito gli spettri decisivi che hanno confermato sia il tipo di supernova sia la sua distanza estrema.

Yu-Jing Qin, ricercatore post-dottorato al Caltech, ha guidato una serie di osservazioni spettroscopiche utilizzando il Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) dell’Osservatorio Keck, mirando ciascuna delle singole immagini di supernova e le galassie che l’obseguono.

Gli spettri di Keck hanno rivelato una foresta di linee di assorbimento strette provenienti dalla galassia ospite della supernova – le impronte digitali di elementi come carbonio, ferro e silicio – che hanno definito il redshift e la natura dell’evento.

“Lo spettro rilevato con LRIS fornisce la misura più convincente della sua distanza/redshift e ne ha localizzato la classificazione come supernova superluminosa, una sottoclasse rara. Siamo rimasti davvero colpiti dalla qualità dei dati e stiamo proseguendo ulteriori osservazioni utilizzando altri strumenti Keck”, ha detto Qin.

Queste osservazioni a risposta rapida sono state rese possibili dalla politica Target of Opportunity (ToO) dell’Osservatorio Keck, che consente agli scienziati di richiedere accesso immediato per eventi cosmici di breve durata.

“È sempre emozionante ricevere una richiesta di risposta molto rapida a un evento transitorio come questo”, ha detto John O’Meara, Capo Scienziato e Vice Direttore dell’Osservatorio Keck. “Keck era pronto a rispondere, e noi eravamo felici di consegnare e partecipare a questa scoperta.”

Cosa succede dopo?

SN 2025wny dimostra che supernove fortemente lenti a redshift molto elevate possono essere scoperte e risolte con le indagini odierne—una prova concettuale cruciale in vista del Legacy Survey of Space and Time (LSST) dell’Osservatorio Vera C. Rubin, che dovrebbe scoprire centinaia di altre dimensioni.

Le osservazioni di follow-up con il telescopio spaziale Hubble e il telescopio spaziale James Webb sono già in corso.

Questi dati affineranno il modello della lente gravitazionale, mapperanno le immagini multiple con eccezionale precisione e, in ultima analisi, misureranno i ritardi temporali necessari per una nuova determinazione indipendente della costante di Hubble.

L’ingrandimento straordinario offre anche una visione senza precedenti su come funzionano esplosioni così estreme e su come le stelle si siano evolute nell’Universo primordiale.

Credito: Oskar Klein Center, Università di Stoccolma / Samuel Avraham & Joel Johansson.

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