Quando stelle molto massicce giungono alla fine della loro vita, esplodono come supernove, disperdendo elementi come carbonio e ferro nello spazio. Un altro tipo di esplosione, più raro, si verifica quando due stelle di neutroni, i densi resti di stelle morte, si scontrano. Questo evento, noto come kilonova, produce elementi ancora più pesanti come oro e uranio. Questi materiali sono ingredienti essenziali per la formazione di stelle, pianeti e, in definitiva, di tutto ciò che vediamo intorno a noi.
Finora, gli scienziati hanno confermato un solo esempio chiaro di kilonova. Questo evento, denominato GW170817, si è verificato nel 2017 a seguito della fusione di due stelle di neutroni. La collisione ha emesso sia onde gravitazionali che luce, consentendo ai ricercatori di osservarla in diversi modi. Le onde gravitazionali sono state rilevate dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) della National Science Foundation e dal suo partner europeo Virgo, mentre i telescopi di tutto il mondo hanno catturato la luce dell’esplosione.
Un nuovo e sconcertante evento cosmico
Gli astronomi ora ritengono di aver trovato le prove di una seconda kilonova, sebbene la situazione sia tutt’altro che semplice. L’evento candidato, denominato AT2025ulz, sembra essere collegato a una supernova avvenuta solo poche ore prima. Questa esplosione precedente potrebbe aver nascosto dettagli chiave, rendendo l’interpretazione dell’evento molto più complessa.
“Inizialmente, per circa tre giorni, l’eruzione è sembrata identica alla prima kilonova del 2017”, afferma Mansi Kasliwal (PhD ’11) del Caltech, professoressa di astronomia e direttrice dell’Osservatorio Palomar del Caltech vicino a San Diego. “Tutti cercavano intensamente di osservarla e analizzarla, ma poi ha iniziato ad assomigliare sempre più a una supernova e alcuni astronomi hanno perso interesse. Non noi.”
Kasliwal ha condotto uno studio che descrive i risultati sulla rivista The Astrophysical Journal Letters . Il suo team suggerisce che questo evento insolito potrebbe rappresentare qualcosa di completamente nuovo, una superkilonova, ovvero una kilonova innescata da una supernova. Sebbene gli scienziati avessero già proposto questa ipotesi in passato, non era mai stata osservata prima.
Le onde gravitazionali indicano qualcosa di insolito
Il primo segnale di questo raro evento è apparso il 18 agosto 2025. I rilevatori LIGO in Louisiana e Washington, insieme a Virgo in Italia, hanno registrato un nuovo segnale di onde gravitazionali. Nel giro di pochi minuti, è stato diramato un allarme agli astronomi di tutto il mondo, segnalando che il segnale proveniva probabilmente dalla fusione di due oggetti. Almeno uno di questi oggetti sembrava insolitamente piccolo. L’allarme includeva anche una posizione approssimativa nel cielo.
“Pur non essendo così affidabile come alcuni dei nostri allarmi, questo evento ha subito attirato la nostra attenzione come potenziale candidato molto interessante”, afferma David Reitze, direttore esecutivo di LIGO e professore ricercatore al Caltech. “Stiamo continuando ad analizzare i dati ed è chiaro che almeno uno degli oggetti in collisione ha una massa inferiore a quella di una tipica stella di neutroni.”
Poche ore dopo, lo Zwicky Transient Facility (ZTF) dell’Osservatorio di Palomar ha identificato una sorgente rossa in fase di affievolimento a circa 1,3 miliardi di anni luce di distanza, situata nella stessa regione del segnale di onde gravitazionali. Inizialmente denominato ZTF 25abjmnps, l’oggetto ha ricevuto in seguito la designazione ufficiale AT2025ulz.
Un segnale che cambiava nel tempo
Circa una dozzina di telescopi in tutto il mondo hanno rapidamente iniziato a osservare l’evento, tra cui l’Osservatorio WM Keck alle Hawaii, il telescopio Fraunhofer in Germania e le strutture collegate al programma GROWTH (Global Relay of Observatories Watching Transients Happen) guidato da Kasliwal.
Le prime osservazioni hanno mostrato l’oggetto affievolirsi rapidamente e brillare di rosso, in modo simile a quanto osservato nella kilonova del 2017. In quell’evento precedente, il colore rosso proveniva da elementi pesanti come l’oro, che assorbono la luce blu e lasciano passare le lunghezze d’onda rosse.
Tuttavia, il comportamento di AT2025ulz cambiò presto. Pochi giorni dopo il lampo iniziale, tornò a brillare, virò verso una luce più bluastra e mostrò idrogeno nel suo spettro. Queste caratteristiche sono tipiche di una supernova, nello specifico di una supernova a “collasso del nucleo con inviluppo spogliato”, non di una kilonova. Poiché le supernovae nelle galassie distanti di solito non producono onde gravitazionali rilevabili, alcuni astronomi conclusero che l’evento fosse probabilmente una normale supernova non correlata al segnale precedente.
Gli indizi puntano a una possibile superkilonova
Kasliwal e il suo team hanno notato diversi segnali che indicavano che l’evento non rientrava perfettamente in nessuna delle due categorie. AT2025ulz non presentava le caratteristiche tipiche di una kilonova classica o di una supernova tipica. Allo stesso tempo, i dati sulle onde gravitazionali suggerivano che almeno uno degli oggetti in fusione avesse una massa inferiore a quella del Sole, il che sollevava la possibilità che fossero coinvolte due stelle di neutroni insolitamente piccole.
Le stelle di neutroni sono i densi resti che rimangono dopo l’esplosione di stelle massicce. Hanno all’incirca le dimensioni di San Francisco (circa 25 chilometri di diametro) e in genere una massa compresa tra 1,2 e 3 volte quella del nostro Sole. Alcune teorie suggeriscono l’esistenza di stelle di neutroni ancora più piccole, ma nessuna è stata osservata direttamente.
Gli scienziati hanno proposto due possibili modalità di formazione per queste minuscole stelle di neutroni. In uno scenario, una stella massiccia in rapida rotazione esplode e si divide in due stelle di neutroni più piccole attraverso un processo chiamato fissione. In un altro, noto come frammentazione, l’esplosione crea un disco di materiale attorno al nucleo in collasso, e gli agglomerati presenti in questo disco finiscono per formare una piccola stella di neutroni, in modo simile alla formazione dei pianeti.
Una collisione nascosta all’interno di una supernova
Secondo Brian Metzger della Columbia University, coautore dello studio, è possibile che due stelle di neutroni appena formate possano spiraleggiare verso l’interno e collidere, producendo una kilonova che emette onde gravitazionali. In tal caso, l’esplosione apparirebbe inizialmente rossa a causa della formazione di elementi pesanti, proprio come osservato dai telescopi. Nel frattempo, i detriti della precedente supernova potrebbero oscurare la vista, nascondendo la kilonova al suo interno.
In parole semplici, una supernova potrebbe aver creato due stelle di neutroni neonate che si sono fuse rapidamente, producendo una seconda esplosione.
“L’unico modo in cui i teorici sono giunti a ipotizzare la nascita di stelle di neutroni sub-solari è attraverso il collasso di una stella che ruota molto rapidamente”, afferma Metzger. “Se queste stelle ‘proibite’ si accoppiassero e si fondessero emettendo onde gravitazionali, è possibile che un evento del genere sia accompagnato da una supernova anziché essere osservato come una semplice kilonova.”
Servono ulteriori prove
Sebbene questa spiegazione sia convincente, i ricercatori sottolineano che rimane comunque incerta. Non ci sono ancora prove sufficienti per confermare che AT2025ulz sia effettivamente una superkilonova.
Per verificare questa ipotesi, gli astronomi dovranno identificare altri eventi simili. “I futuri eventi kilonovae potrebbero non assomigliare a GW170817 e potrebbero essere scambiati per supernovae”, afferma Kasliwal. “Possiamo cercare nuove possibilità in dati come questi provenienti da ZTF, così come dall’Osservatorio Vera Rubin e da progetti futuri come il Telescopio Spaziale Nancy Roman della NASA, UVEX della NASA [guidato da Fiona Harrison del Caltech], il Deep Synoptic Array-2000 del Caltech e il Cryoscope in the Antarctic del Caltech. Non sappiamo con certezza di aver trovato una superkilonova, ma l’evento è comunque illuminante.”
Dettagli dello studio e finanziamenti
Lo studio, intitolato “ZTF25abjmnps (AT2025ulz) e S250818k: una candidata superkilonova da un trigger di onde gravitazionali sub-solari sottosoglia”, ha ricevuto finanziamenti dalla Gordon and Betty Moore Foundation, dalla Knut and Alice Wallenberg Foundation, dalla National Science Foundation (NSF), dalla Simons Foundation, dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, da una borsa di studio post-dottorato McWilliams e dall’Università di Ferrara. Tra gli altri autori del Caltech figurano Tomás Ahumada (ora al NOIRLab, Cile), Viraj Karambelkar (ora alla Columbia University), Christoffer Fremling, Sam Rose, Kaustav Das, Tracy Chen, Nicholas Earley, Matthew Graham, George Helou e Ashish Mahabal.
Lo ZTF del Caltech è supportato dalla NSF e da un gruppo internazionale di partner, con finanziamenti aggiuntivi dalla Fondazione Heising-Simons e dal Caltech stesso. I dati dello ZTF vengono elaborati e archiviati dall’IPAC, un centro di astronomia del Caltech.
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