Il telescopio Webb svela una stella condannata nascosta nella polvere

Un team di astronomi guidato dalla Northwestern University ha catturato lo sguardo più dettagliato di una stella condannata prima che esplodesse.

Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, il team internazionale ha identificato per la prima volta la stella sorgente di una supernova, o progenitrice, alle lunghezze d’onda del medio infrarosso.

Queste osservazioni, combinate con le immagini d’archivio del telescopio spaziale Hubble, hanno rivelato che l’esplosione proveniva da una massiccia stella supergigante rossa, avvolta in un inaspettato velo di polvere.

La scoperta potrebbe aiutare a risolvere il mistero vecchio di decenni sul perché le massicce supergiganti rosse esplodono raramente.

Dopotutto, i modelli teorici prevedono che le supergiganti rosse dovrebbero costituire la maggior parte delle supernove a collasso del nucleo.

Il nuovo studio mostra che queste stelle esplodono, ma sono semplicemente nascoste alla vista, all’interno di spesse nubi di polvere.

Con le nuove capacità del JWST, gli astronomi possono finalmente perforare la polvere per individuare questi fenomeni, colmando il divario tra teoria e osservazione.

Lo studio sarà pubblicato l’8 ottobre su The Astrophysical Journal Letters. Si tratta della prima rilevazione da parte del JWST di un progenitore di supernova.

“Per diversi decenni, abbiamo cercato di determinare esattamente come appaiono le esplosioni di stelle supergiganti rosse”, ha detto Charlie Kilpatrick della Northwestern, che ha guidato lo studio.

“Solo ora, con JWST, abbiamo finalmente la qualità dei dati e delle osservazioni a infrarossi che ci permettono di dire con precisione il tipo esatto di supergigante rossa che è esplosa e come appariva il suo ambiente immediato. Stavamo aspettando che questo accadesse, che una supernova esplodesse in una galassia che JWST aveva già osservato. Abbiamo combinato i set di dati di Hubble e JWST per caratterizzare completamente questa stella per la prima volta”.

Esperto della vita e della morte delle stelle massicce, Kilpatrick è professore assistente di ricerca presso il Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics della Northwestern. 

Aswin Suresh, uno studente laureato in fisica e astronomia presso il Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e membro del gruppo di ricerca di Kilpatrick, è uno dei principali coautori dell’articolo.

Il progenitore più rosso e polveroso mai osservato

Utilizzando l’All-Sky Automated Survey of Supernovae, gli astronomi hanno rilevato per la prima volta la supernova, soprannominata SN2025pht, il 29 giugno 2025.

La sua luce proveniva da una galassia vicina chiamata NGC 1637, situata a 40 milioni di anni luce di distanza dalla Terra.

Confrontando le immagini di Hubble e JWST di NGC 1637 prima e dopo l’esplosione della stella, Kilpatrick, Suresh e i loro collaboratori hanno trovato la stella progenitrice di SN2025pht.

È stato immediatamente sorprendente: estremamente luminoso e incredibilmente rosso.

Sebbene la stella brillasse circa 100.000 volte più luminosa del nostro Sole, la polvere circostante oscurava gran parte di questa luce.

Il velo di polvere era così spesso, infatti, che la stella appariva più di 100 volte più debole in luce visibile di quanto sarebbe apparsa senza la polvere.

Poiché la polvere bloccava le lunghezze d’onda della luce più corte e più blu, la stella appariva anche sorprendentemente rossa.

“È la supergigante rossa più rossa e polverosa che abbiamo visto esplodere come supernova”, ha detto Suresh.

Stelle massicce nelle ultime fasi della loro vita, le supergiganti rosse sono tra le stelle più grandi dell’universo.

Quando i loro nuclei collassano, esplodono come supernove di tipo II, lasciando dietro di sé una stella di neutroni o un buco nero.

L’esempio più familiare di supergigante rossa è Betelguese, la stella rossastra luminosa nella spalla della costellazione di Orione.

“SN2025pht è sorprendente perché è apparsa molto più rossa di quasi tutte le altre supergiganti rosse che abbiamo visto esplodere come supernova”, ha aggiunto Kilpatrick.

“Questo ci dice che le esplosioni precedenti potrebbero essere state molto più luminose di quanto pensassimo perché non avevamo la stessa qualità dei dati a infrarossi che JWST può ora fornire”.

Indizi nascosti nella polvere

Il diluvio di polvere potrebbe aiutare a spiegare perché gli astronomi hanno faticato a trovare progenitori supergiganti rosse.

La maggior parte delle stelle massicce che esplodono come supernove sono gli oggetti più luminosi e luminosi del cielo.

Quindi, in teoria, dovrebbero essere facili da individuare prima che esplodano. Ma non è stato così.

Gli astronomi ipotizzano che le stelle più massicce che invecchiano potrebbero anche essere le più polverose.

Questi spessi mantelli di polvere potevano offuscare la luce delle stelle fino al punto di renderla completamente impercettibile.

Le nuove osservazioni del JWST supportano questa ipotesi.

“Ho discusso a favore di questa interpretazione, ma nemmeno io mi aspettavo di vedere un esempio così estremo come SN2025pht”, ha detto Kilpatrick.

“Spiegherebbe perché queste supergiganti più massicce mancano perché tendono ad essere più polverose”.

Oltre alla presenza di polvere stessa, anche la composizione della polvere era sorprendente.

Mentre le supergiganti rosse tendono a produrre polvere di silicati ricca di ossigeno, la polvere di questa stella sembrava ricca di carbonio.

Ciò suggerisce che la potente convezione negli ultimi anni della stella potrebbe aver dragato il carbonio dalle profondità interne, arricchendo la sua superficie e alterando il tipo di polvere che produceva.

“Le lunghezze d’onda infrarosse delle nostre osservazioni si sovrappongono a un’importante caratteristica della polvere di silicato che è caratteristica di alcuni spettri di supergiganti rosse”, ha detto Kilpatrick.

“Questo ci dice che il vento era molto ricco di carbonio e meno ricco di ossigeno, il che è stato anche un po’ sorprendente per una supergigante rossa di questa massa”.

Una nuova era per le stelle che esplodono

Il nuovo studio segna la prima volta che gli astronomi hanno utilizzato JWST per identificare direttamente una stella progenitrice di supernova, aprendo la porta a molte altre scoperte.

Catturando la luce attraverso lo spettro del vicino e medio infrarosso, JWST può rivelare stelle nascoste e fornire pezzi mancanti su come vivono e muoiono le stelle più massicce.

Il team è ora alla ricerca di supergiganti rosse simili che potrebbero esplodere come supernove in futuro.

Le osservazioni del telescopio spaziale romano Nancy Grace della NASA potrebbero aiutare questa ricerca.

Roman avrà la risoluzione, la sensibilità e la copertura della lunghezza d’onda dell’infrarosso per vedere queste stelle e potenzialmente testimoniare la loro variabilità mentre espellono grandi quantità di polvere verso la fine della loro vita.

“Con il lancio del JWST e l’imminente lancio romano, questo è un momento entusiasmante per studiare le stelle massicce e i progenitori delle supernova”, ha detto Kilpatrick.

“La qualità dei dati e delle nuove scoperte che faremo supererà qualsiasi cosa osservata negli ultimi 30 anni”.

Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Charles Kilpatrick (Northwestern), Aswin Suresh (Northwestern)

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