Un’illustrazione mostra una stella che esplode come “Transitori Rossi di Luminosità Intermedia” o “ILRT”. Il nome “Transitori Rossi di Luminosità Intermedia” o “ILRT” potrebbe non essere un termine astronomico a te familiare, ma queste rare stelle che cambiano luminosità sono state un vero mistero in termini astronomici. Ora, un team di detective cosmici, che ha soprannominato il loro lavoro “Uno Studio in Rosso” in onore del romanzo di Arthur Conan Doyle che ha introdotto al mondo Sherlock Holmes, potrebbe aver finalmente risolto il caso. Gli Sherlock stellari da tutto il mondo suggeriscono che gli ILRT siano stelle che non solo eruttano quando raggiungono la fine della loro vita, ma sperimentano esplosioni di supernova “veramente terminali” e distruttive. “Dopo la scoperta di tre nuovi ILRT nel 2019, abbiamo colto l’opportunità di studiare e comprendere meglio questi fenomeni,” ha detto il leader del team e ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Giorgio Valerin in una dichiarazione. “Abbiamo quindi raccolto dati per anni attraverso telescopi sparsi in tutto il mondo e anche diversi telescopi in orbita. Abbiamo anche ripreso la campagna di osservazione di NGC 300 OT, l’ILRT più vicino mai osservato, a ‘soli’ sei milioni e mezzo di anni luce da noi.” Gli strumenti terrestri utilizzati includevano La Palma, La Silla, Las Campanas e Asiago, mentre i dati sono stati raccolti anche da telescopi spaziali, tra cui il James Webb Space Telescope (JWST), il Neil Gehrels Swift Observatory (SWIFT) e il telescopio spaziale Spitzer.
Gli ILRT sono stati alquanto confusi perché la loro luminosità è tra quella delle novae, esplosioni stellari che le stelle sopravvivono, e le “classiche” supernove in cui una stella massiccia viene distrutta, lasciando dietro di sé una stella di neutroni o un buco nero. Il team ha raggiunto le loro conclusioni osservando l’evoluzione di quattro ILRT. Speravano che questo li aiutasse a determinare se la stella sopravvive a queste esplosioni o viene completamente distrutta. La chiave per risolvere questo mistero era osservare gli ILRT come NGC 300 OT per lunghi periodi di tempo. “Le prime immagini di NGC 300 OT risalgono al 2008, e in questo lavoro, l’abbiamo osservata di nuovo per studiarne l’evoluzione dopo più di dieci anni,” ha detto Valerin. “L’analisi delle immagini e degli spettri raccolti durante queste campagne di osservazione ci ha permesso di monitorare l’evoluzione nel tempo dei nostri obiettivi, ottenendo informazioni come la luminosità, la temperatura, la composizione chimica e le velocità del gas associate a ciascun ILRT che abbiamo studiato.”
Le osservazioni di Spitzer di NGC 300 OT hanno mostrato che questo ILRT si è affievolito a un decimo della luminosità della stella progenitrice che ha creato questa eruzione nel corso di sette anni. Le immagini di Spitzer di NGC 300 OT sono terminate quando sono scomparse sotto la soglia di rilevamento di questo telescopio spaziale della NASA, che è stato ritirato nel 2020. Proprio come Holmes si è fatto un nome investigando molti casi, il team aveva un altro set di dati ILRT da esaminare. Analizzando le osservazioni del JWST dell’ILRT AT 2019abn situato nella vicina galassia Messier 51 (M51), hanno scoperto che questo transiente sta diminuendo in luminosità in modo tale che probabilmente incontrerà lo stesso destino di NGC 300 OT diventando più debole della sua stella progenitrice. Da queste informazioni, il team ha concluso che gli ILRT sono esplosioni che vedono la distruzione totale di una stella. Questo nonostante il fatto che gli ILRT sembrino essere significativamente più deboli delle “classiche” supernove a collasso del nucleo. La domanda è, come fanno a rimanere più deboli rispetto a eventi di supernova simili?
Il team di detective cosmici suggerisce che un fattore determinante nella composizione degli ILRT potrebbe essere un denso velo di gas e polvere che circonda le stelle progenitrici. Questo bozzolo viene riscaldato a temperature fino a circa 10.300 gradi Fahrenheit (5.700 gradi Celsius) in pochi giorni. Il picco di temperatura corrisponde a un picco di luminosità per l’ILRT. Mentre ciò accade, il gas in questo bozzolo stellare accelera a velocità fino a 1,6 milioni di miglia all’ora (700 chilometri al secondo), che è circa 1.000 volte la velocità massima di un caccia Lockheed Martin F-16. “Questa velocità è decisamente inferiore a quella di una supernova esplosiva, che spesso raggiunge i 10.000 chilometri al secondo [22 milioni di mph],” ha detto il membro del team e ricercatore dell’INAF Leonardo Tartaglia. “Eppure, crediamo che la stella possa essere davvero esplosa, lanciando materiale a migliaia di chilometri al secondo in ogni direzione, ma che questa esplosione sia stata parzialmente soffocata dal denso velo di gas e polvere intorno alla stella, che si riscalda come conseguenza dell’impatto violento.” Pertanto, il lancio di materiale intorno alle stelle progenitrici degli ILRT può spiegare come diminuiscano in luminosità nel corso di lunghi periodi di tempo.
Il team ha definito questo fenomeno una “supernova a cattura di elettroni”, un tipo di esplosione stellare che è stato a lungo teorizzato ma che non si credeva fosse stato osservato. Le supernove a cattura di elettroni hanno suscitato grande interesse tra gli astronomi perché sembrano segnare un confine tra stelle di circa 10 masse solari e più che esplodono in supernove lasciando dietro di sé buchi neri e stelle di neutroni, e stelle con masse più simili al sole che non “vanno in nova” ma svaniscono come resti stellari di nane bianche. “Stiamo finalmente vedendo gli eventi che separano le stelle destinate a esplodere come supernove classiche dalle stelle che svaniranno lentamente come nane bianche,” ha detto Valerin. Forse il team sarebbe d’accordo con le parole di Holmes da “Il segno dei quattro”: “Quando hai eliminato l’impossibile, ciò che rimane, per quanto improbabile, deve essere la verità!” La ricerca del team è stata pubblicata in due articoli il 7 marzo sulla rivista Astronomy & Astrophysics.