“Superkilonova”: una stella così bella che esplode due volte

Un team di astronomi che utilizza una varietà di telescopi, incluso l’Osservatorio W. M. Keck a Maunakea, Isola delle Hawaii, ha scoperto una possibile “Superkilonova” che è esplosa non una, ma due volte, prova che questo evento strano potrebbe essere una superkilonova unica nel suo genere, o una kilonova stimolata da una supernova. Un tale evento è stato ipotizzato ma mai visto.

Quando le stelle più massicce raggiungono la fine della loro vita, esplodono in spettacolari esplosioni di supernova, che seminano nell’universo elementi più pesanti come carbonio e ferro.

Un altro tipo di esplosione—la kilonova—si verifica quando una coppia di stelle dense e morte chiamate stelle di neutroni si scontrano, forgiando elementi ancora più pesanti, come oro e uranio.

Gli elementi pesanti creati da entrambe queste esplosioni sono tra i mattoni fondamentali di stelle e pianeti.

Finora, solo una kilonova è stata confermata in modo inequivocabile, un evento storico noto come GW170817, avvenuto nel 2017.

In quel caso, due stelle di neutroni si sono scontrate insieme, inviando increspature nello spazio-tempo note come onde gravitazionali, così come onde luminose, attraverso il cosmo.

L’esplosione cosmica è stata rilevata nelle onde gravitazionali dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) della National Science Foundation e dal suo partner europeo, il rivelatore di onde gravitazionali Virgo, e nelle onde luminose da decine di telescopi terrestri e spaziali in tutto il mondo.

Il curioso caso del candidato alla kilonova, AT2025ulz, è complesso e si pensa derivi da un’esplosione di supernova avvenuta poche ore prima, oscurando infine la vista degli astronomi e complicando ulteriormente la situazione.

“All’inizio, per circa tre giorni, l’eruzione è sembrata proprio come la prima kilonova del 2017”, ha detto Mansi Kasliwal, professore di astronomia al California Institute of Technology e direttore dell’Osservatorio Palomar.

“Tutti cercavano intensamente di osservarla e analizzarla, ma poi ha iniziato a sembrare più una supernova, e alcuni astronomi hanno perso interesse. Non noi.”

Lo studio, guidato dal California Institute of Technology, è pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Nell’agosto 2025, un nuovo segnale di onde gravitazionali è stato rilevato dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e da Virgo in Italia.

Nel giro di pochi minuti, fu emesso un allarme alla comunità astronomica contenente una mappa approssimativa della sorgente, segnalando ai ricercatori che le onde gravitazionali erano state registrate da quella che sembrava una fusione tra due oggetti, con almeno uno di essi insolitamente piccolo.

Dopo essere stato identificato per la prima volta dalla Zwicky Transient Facility presso l’Osservatorio Palomar, Kasliwal ha coordinato con l’astronomo dello staff del Keck Observatory Michael Lundquist per lanciare un’osservazione rapida Target of Opportunity (ToO) di AT2025ulz, un processo che consente agli scienziati di richiedere accesso immediato per eventi cosmici di breve durata.

La richiesta ToO di Mansi ha permesso il follow-up spettroscopico immediato utilizzando il Low-Resolution Imaging Spectrograph (LRIS).

“L’Osservatorio Keck ha fornito le immagini e la spettroscopia tramite il nostro strumento LRIS (Low-Resolution Imaging Spectrograph) per misurare l’estinzione e lo spostamento verso il rosso dell’ospite della galassia, oltre a osservare l’evoluzione spettroscopica,” ha detto Lundquist.

“Questo evidenzia la capacità di Target of Opportunity dell’Osservatorio Keck di rispondere rapidamente agli allarmi transitori e fornire i dati spettroscopici necessari per esplorare potenziali associazioni multi-messaggi.”

Le osservazioni confermarono che l’eruzione di luce si era affievolita rapidamente e aveva brillato a lunghezze d’onda rosse—proprio come era successo otto anni prima GW170817 stesso.

Nel caso della GW170817 kilonova, i colori rossi derivavano da elementi pesanti come l’oro; Questi atomi hanno livelli di energia elettronica più alti rispetto agli elementi più leggeri, quindi bloccano la luce blu ma lasciano passare la luce rossa.

Poi, giorni dopo l’esplosione, AT2025ulz ha ricominciato a schiarirsi, diventare blu e mostrare idrogeno nei suoi spettri, tutti segni di una supernova e non di una kilonova (in particolare una supernova con “involucro spogliato, collasso del nucleo”).

Le supernove provenienti da galassie lontane generalmente non sono destinate a generare abbastanza onde gravitazionali da essere rilevabili da LIGO e Vergine, mentre le kilonova sì.

Questo portò alcuni astronomi a concludere che AT2025ulz fosse stato innescato da una tipica supernova noiosa e non in realtà collegata al segnale dell’onda gravitazionale.

Kasliwal dice che diversi indizi l’hanno avvisata che era successo qualcosa di insolito. Anche se AT2025ulz non assomigliava al classico GW170817 kilonova, non sembrava nemmeno una supernova qualunque.

Inoltre, i dati sulle onde gravitazionali LIGO–Virgo avevano rivelato che almeno una delle stelle di neutroni nella fusione era meno massiccia del nostro Sole, un indizio che una o due piccole stelle di neutroni potrebbero essersi unite per produrre una kilonova.

Le stelle di neutroni sono i resti di stelle massicce che esplodono come supernove. Si pensa che abbiano dimensioni simili a San Francisco (circa 22-30 chilometri di diametro) con masse che variano da 1,2 a circa 3 volte quella del nostro Sole.

Alcuni teorici hanno proposto modi in cui le stelle di neutroni potrebbero essere ancora più piccole, con masse inferiori a quelle del Sole, ma finora non è stato osservato nessuno.

I teorici invocano due scenari per spiegare come una stella di neutroni possa essere così piccola. In uno, una stella massiccia che ruota rapidamente diventa supernova, poi si divide in due minuscole stelle di neutroni subsolari in un processo chiamato fissione.

Nel secondo scenario, chiamato frammentazione, la stella che ruota rapidamente torna a diventare supernova, ma questa volta si forma un disco di materiale attorno alla stella in collasso.

Il materiale del disco grumoso si coagula in un minuscolo neutrone in modo simile a come si formano i pianeti.

Con LIGO e Virgo che hanno rilevato almeno una stella di neutroni subsolare, è possibile, secondo le teorie proposte dal coautore Brian Metzger della Columbia University, che due stelle di neutroni appena formate possano essersi schiantate l’una contro l’altra, eruttando come una kilonova che ha fatto increspare onde gravitazionali attraverso il cosmo.

Mentre la kilonova produceva metalli pesanti, inizialmente avrebbe brillato di luce rossa mentre osservavano ZTF e altri telescopi.

I detriti in espansione dell’esplosione iniziale della supernova avrebbero oscurato la vista degli astronomi sulla kilonova. In altre parole, una supernova potrebbe aver generato due due piccoli neutroni che poi si sono fusi per formare una kilonova.

“L’unico modo che i teorici hanno trovato per dare vita a stelle di neutroni subsolari è durante il collasso di una stella che ruota molto rapidamente,” dice Metzger.

“Se queste stelle ‘proibite’ si accoppiassero e si fondessero emettendo onde gravitazionali, è possibile che un tale evento sia accompagnato da una supernova invece di essere visto come una semplice kilonova.”

Ma sebbene questa teoria sia allettante e interessante da considerare, il team di ricerca sottolinea che non ci sono prove sufficienti per sostenere affermazioni solide. L’unico modo per testare la teoria delle superkilonove è trovarne di più.

“I futuri eventi di kilonova potrebbero non assomigliare a GW170817 e potrebbero essere scambiati per supernove,” dice Kasliwal.

“Possiamo cercare nuove possibilità in dati come questo, ma non sappiamo con certezza di aver trovato una superkilonova. L’evento, tuttavia, è illuminante.”

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