Tali risultati sono riportati nell’edizione del 30 novembre 2006 di Science Express – la versione online
della rivista di divulgazione scientifica Science – da Lifan Wang, dell’Università del Texas A&M, e dai colleghi
Dietrich Baade e Ferdinando Patat dell’ESO, European Southern Observatory, nell’articolo “Spectropolarimetric diagnostics
of thermonuclear explosions”.

“I nostri risultati suggeriscono con forza un processo esplosivo in due fasi, per questo
tipo di supernova” spiega Wang. “E’ un risultato importante, con potenziali implicazioni in cosmologia”.

Servendosi di
osservazioni di 17 supernove condotte nell’arco di oltre 10 anni con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO e il Telescopio
Otto Struve dell’Osservatorio McDonald, gli astronomi hanno analizzato la forma e la struttura della nube di materia espulsa
da una stella piccola e densa – una nana bianca – in un sistema binario. In un tale sistema, avviene che, mentre
la sua compagnia eietta continuamente materia sulla nana bianca, la nana bianca raggiunge la massa critica, che la porta a
una fatale instabilità e quindi alla supernova. Ma ciò che innesca l’esplosione iniziale, e come questa si propaghi
all’interno della stella è rimasto sempre sconosciuto.

Le supernove osservate da Wang e colleghi si sono verificate
in galassie lontane. A causa delle immense distanze cosmiche, non sono state analizzate utilizzando le normali tecniche di
ripresa, compresa quella interferometrica. Piuttosto, il team ha determinato la forma dell’esplosione registrando la polarizzazione
della luce proveniente dalle stelle morenti.

La polarimetria si fonda sul fatto che la luce è composta da onde elettromagnetiche
che oscillano in determinate direzioni. La riflessione o dispersione della luce favorisce alcuni orientamenti dei campi elettrici
e magnetici rispetto ad altri. Questo è il motivo per cui gli occhiali polarizzatori possono filtrare il riflesso della
luce solare su un lago. Quando la luce si disperde attraverso il guscio in espansione della supernova, mantiene l’informazione
sull’orientamento degli strati di dispersione. Se la supernova è sfericamente simmetrica, tutte le orientazioni saranno
presenti in egual misura e si annulleranno a vicenda: non si riscontrerà alcuna polarizzazione. Se, invece, il guscio
di gas non ha forma sferica, sarà possibile rivelare una leggera polarizzazione che rimarrà “impressa” nella luce.

Questo è ciò che è in grado di ottenere la polarimetria a larga banda. Se, poi, è disponibile in aggiunta
anche l’informazione spettrale (“spettropolarimetria”), si riesce a determinare se l’asimmetria sia nel continuum o in particolari
linee spettrali. Nel caso delle supernove di tipo Ia, gli astronomi hanno scoperto che la polarizzazione nell’intero spettro
è molto piccola: la forma complessiva dell’esplosione è decisamente sferica. Ma la polarizzazione molto più
evidente nelle linee spettrali con forte blue-shift rende evidente la presenza, nelle regioni più esterne, di sezioni
in rapido movimento con specifica composizione chimica.

“Il nostro studio rivela che esplosioni di supernove di Tipo Ia
sono davvero fenomeni tridimensionali” sostiene Dietrich Baade. “Le regioni più esterne della nube sono asimmetriche,
con materiali diversi raggruppati in “grumi”, mentre le regioni più interne sono omogenee.

“Questo studio è stato
possibile perché la polarimetria riesce a spiegare tutta la sua forza grazie alla potenza del Very Large Telescope e
alla calibrazione ad alta precisione dello strumento FORS” aggiunge.

Il team di ricerca ha individuato tale asimmetria
per la prima volta nel 2003, come parte della stessa campagna osservativa (ESO PR 23/03 e ESO PR Photo 26/05). I nuovi e più
dettagliati risultati mostrano che il grado di polarizzazione e, pertanto, di asfericità, è correlato con la luminosità
intrinseca dell’esplosione. Più e luminosa una supernova e maggiore è la sua omogeneità.

“Ciò ha rilevanza
anche sull’uso delle supernove di Tipo Ia come candele standard” fa notare Ferdinando Patat. “Questo tipo di supernove è
infatti utilizzato per misurare il tasso di accelerazione dell’espansione dell’universo, assumendo che tali oggetti si comportino
in modo uniforme. Ma le asimmetrie possono introdurre dispersioni nelle quantità osservate”.

“La nostra scoperta pone
forti limiti ad ogni modello di esplosione termonucleare in supernova” aggiunge Wang.

I modelli hanno sugerito finora che
la granulosità è causata da un processo di combustione lenta, detta “deflagrazione”, che lascia una traccia irregolare
di ceneri. La regolarità delle regioni interne della stella esplosa implica che a un determinato stadio, la deflagrazione
lascia il posto a un processo più violento: una “detonazione” che viaggia a velocità supersoniche – così
veloce che cancella tutte le asimmetrie nelle ceneri lasciate indietro dal più lento stadio precedente, risultando in
un residuo più regolare ed omogeneo.

Contatti

Dietrich Baade, Ferdinando Patat
ESO
Phone: +49 89 3200 6388,
+49 89 3200 6744
Email: dbaade@eso.org, fpatat@eso.org

Lifan Wang
Texas A&M University, USA
Email: wang@physics.tamu.edu

Traduzione: Daniele Cossu


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