ASASSN-15lh: un’esplosione cosmica da record piena di sorprese

ASASSN-15lh, l’eccezionale transiente astrofisico di cui Gianluca Masi del Virtual Telescope è co-scopritore, non cessa di stupire. Un nuovo studio suggerisce che all’origine dell’epocale emissione di energia ci sia un evento ancora più estremo e raro di quello già eccezionale inizialmente ipotizzato: la distruzione di una stella operata da un buco nero super massiccio.

Immagine in falsi colori che mostra la galassia ospite prima dell’esplosione di ASASSN-15lh ripresa dalla Dark Energy Camera (DECam) [sinistra], e la supernova ripresa dal telescopio da 1 metro del Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) [destra]: si noti il colore blu della sorgente, dovuto alla sua elevata temperatura. (Credits: The Dark Energy Survey, G. Masi and the ASAS-SN team).

Molti ricorderanno quando, lo scorso gennaio 2016, venne annunciata alla comunità internazionale la scoperta di una sorgente astrofisica senza precedenti, denominata ASASSN-15lh. Essa venne rinvenuta nel corso di un programma di ricerca di supernovae automotizzato. Il sottoscritto non la può dimenticare, facendo egli parte del gruppo di scienziati che aveva scoperto tale eccezionale transiente. La scoperta venne presentata sulla importante rivista “Science”, ove veniva proposto che l’eccezionale e unico fenomeno astrofisico potesse essere identificato con una supernova superluminosa, di fatto la più brillante mai osservata nella storia dell’umanità.

I “numeri” del fenomeno avevano dell’incredibile:  la luminosità registrata era  equivalente a quella di 570 miliardi di stelle come il Sole (venti volte l’intera emissione della nostra Via Lattea), tanto che se l’esplosione fosse avvenuta alla distanza di Sirio, la stella più luminosa nel cielo notturno situata a 8.5 anni luce da noi, l’avremmo vista brillare con una luminosità apparente pari a quella del Sole.

Nell’interpretazione fisica del fenomeno, il nostro gruppo metteva in evidenza come l’energia in gioco fosse così elevata da mettere in crisi i processi fisici invocati nel giustificare esplosioni di supernova ordinarie. Addirittura, anche l’ipotesi che ad alimentare questa eccezionale emissione fosse il rallentamento di una stella di neutroni rapidamente rotante,  dotata di elevato campo magnetico (magnetar), appariva scricchiolante, poiché le energie in gioco rilevate apparivano comunque elevate. Inoltre, la galassia ospite sembrava così diversa da quelle che avevano ospitato in passato eventi comparabili.

ASASSN-15lh si imponeva dunque all’attenzione della comunità scientifica come un fenomeno astrofisico eccezionale, tanto da motivare ulteriori e profondi studi. Studi che hanno arricchito di fascino e valore scientifico questo ritrovamento più unico che raro.

Lo scorso maggio, D. Godoy-Rivera et al. hanno reso noto uno studio che svelava una intrigante “stranezza”: monitorando l’evoluzione luminosa di ASASSN-15lh si poteva notare come il suo splendore, limitatamente alla radiazione che ricade nella finestra del visibile (cui è sensibile il nostro occhio) declinasse nel tempo, come ci si aspetta da una supernova, mentre nelle lunghezze più energetiche dell’ultravioletto si assisteva ad una vera e propria “rinascita”. A quelle lunghezze d’onda, infatti, la sorgente mostrava un iniziale indebolimento, salvo poi riprendere a salire per alcune decine di giorni, prima di una fase costante e una nuova caduta. Inutile dire che non si trattasse del tipico atteggiamento di una supernova, per quanto superluminosa. Le quantità di energia in gioco mettevano in crisi il modello a magnetar ipotizzato dal team di scoperta che, è bene ribadirlo, ne sottolineava comunque da subito i limiti energetici. Solo ulteriori osservazioni potevano aiutare a fare chiarezza.

Queste osservazioni sono state raccolte nei mesi successivi alla scoperta da parte di un gruppo di ricercatori  coordinato da Giorgos Leloudas, Weizmann Institute of Science, Israel, e del Dark Cosmology Centre, in Danimarca. Questo studio è stato pubblicato proprio ieri su Nature Astronomy e propone una lettura differente di ASASSN-15lh. Leloudas e colleghi suggeriscono, infatti, “che la sorgente sia un evento ancora più estremo e raro: un buco nero in rapida rotazione che riduce a brandelli una stella che gli si è avvicinata troppo“.

Curve di luce di ASASSN-15lh: si noti come nell’ottico l’andamento sia monotono decrescente, mentre nell’ultravioletto si assista ad un massimo secondario. Credits: G. Leloudas et al.

Dunque, all’origine della eccezionale emissione energetica di ASASSN-15 lh vi sarebbe la distruzione per effetto mareale di una stella simile al Sole, operata da parte di un buco nero supermassiccio (con massa di almeno 100 milioni di masse solari) collocato nel cuore della galassia ospite. La stella dilaniata è stata “strappata” dagli effetti mareali al di fuori dell’orizzonte degli eventi del buco nero in questione; per ottenere questo, un buco nero dovrebbe avere una massa superiore a quella qui stimata, a meno che si tratti di un buco nero rotante, detto di Kerr. Da qui l’ipotesi di Leloudas e colleghi.

Questa rappresentazione artistica mostra un buco nero supermassiccio in rapida rotazione, circondato da un disco d’accrescimento. Questo disco sottile di materia in rotazione intorno al buco nero rappresenta ciò che rimane di una stella simile al Sole ridotta in brandelli dalle forze mareali del buco nero. Le onde d’urto nei detriti prodotti dalla collisione e il calore generato dall’accrescimento producono un lampo di luce che ricorda l’esplosione di una supernova.
Crediti: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Gli autori di questo ultimo studio, tuttavia, sottilineano che “anche usando tutti i dati raccolti finora non possiamo stabilire con certezza assoluta che ASASSN-15lh sia stato un evento di distruzione mareale, ma per il momento è la spiegazione di gran lunga più probabile”.

Poche settimane prima di questo ultimo lavoro, a novembre ne era uscito un altro, firmato da Maurice van Putten, Università di Seoul e Kavli Institute for Teorethical Physics a Santa Barbara – California, e da Massimo Della Valle, direttore dell’Osservatorio Astronomico di Capodimonte a Napoli, Istituto Nazionale di Astrofisica. In quel caso, i due autori suggerivano che ad alimentare l’emissione energetica della supernova da record ASASSN-15lh fosse il rallentamento della rotazione di un buco nero.

Al trascorrere del tempo e al progredire degli studi, dunque, ASASSN-15lh rivela ancor più la eccezionalità fisica e la sua unicità scientifica. Non nego che questo rende ancor più orgoglioso il sottoscritto per essere stato parte dell’equipe scientifica che ha scoperto questa sorgente cosmica unica e di importanza inestimabile.

dr. Gianluca Masi, PhD
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