Il telescopio Fermi della NASA rileva la magnetar come fonte di mostruosa supernova

Il telescopio per raggi gamma Fermi della NASA ha identificato quello che potrebbe essere il primo segnale confermato di una supernova superluminosa alimentata da una magnetar, una stella di neutroni con campi magnetici straordinariamente intensi. L’evento, chiamato SN 2017egm, si è verificato a 440 milioni di anni luce di distanza e rappresenta un progresso significativo nella comprensione di una delle esplosioni più estreme dell’universo. La scoperta, pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics, mette fine a quasi 2 decenni di ricerca di segnali di raggi gamma nei dati Fermi.

Un team internazionale di ricercatori, guidato da Fabio Acero di Centro Nacional della francese Pesquisa Científica (CNRS) e Universidade di Paris-Saclay, ha analizzato anni di osservazioni per confermare il legame tra la supernova e la magnetar. Il ritrovamento segna il primo rilevamento definitivo di questa natura, sebbene i ricercatori avessero riportato indizi già durante ricerche precedenti.

Esplosione Mecanismo in supernove superluminose

Il collasso del nucleo Supernovas si verifica quando una stella massiccia esaurisce il carburante necessario per sostenere il suo nucleo. Sem questa fonte di energia, la gravità provoca il collasso del nucleo e innesca una violenta esplosione. Nelle condizioni Dependendo, il collasso potrebbe lasciare dietro di sé una stella di neutroni o un buco nero, mentre il resto della stella viene scagliato nello spazio come una nube in espansione di gas estremamente caldo.

Nos Negli ultimi 20 anni, gli astronomi hanno identificato circa 400 esempi insolitamente potenti chiamati supernove superluminose. Le rare esplosioni di Essas possono brillare almeno 10 volte più intensamente nella luce visibile rispetto alle comuni supernovae. SN 2017egm, osservata nel 2017, erutta nella galassia NGC 3191, nella costellazione Ursa Maior. Mesmo, a ben 440 milioni di anni luce di distanza, rimane una delle supernove superluminose più vicine mai osservate a Terra.

Nel 2024, i ricercatori guidati da Li Shang di Universidade di Anhui in Hefei, China, hanno suggerito che Telescópio di Larga Área di Fermi avrebbero potuto rilevare i raggi gamma di questo evento anni dopo lo scoppio iniziale. L’osservazione di Essa ha aperto la strada a un’analisi più approfondita dei dati accumulati dall’apparecchiatura durante le sue operazioni.

Magnetares: Motori cosmici estremi

Cientistas ha dibattuto a lungo su cosa conferisce alle supernove superluminose la loro straordinaria luminosità. Una delle spiegazioni principali riguarda le magnetar, stelle di neutroni con i campi magnetici più forti conosciuti nell’universo. I campi magnetici di Seus possono essere fino a 1.000 volte più intensi di quelli delle normali stelle di neutroni, raggiungendo potenze circa 10 trilioni di volte maggiori di un magnete da frigorifero.

La ricerca ha comportato un’analisi dettagliata sia dei segnali di luce visibile che di raggi gamma provenienti da SN 2017egm. I dati sono stati confrontati con diversi modelli teorici sviluppati da collaboratori internazionali. Un modello specifico, creato da Indrek Vurm da Universidade da Tartu a Estônia e Brian Metzger da Universidade da Colômbia a Nova York, ha esaminato come le radiazioni e le particelle di una magnetar appena formata si muovono attraverso i detriti della supernova in espansione.

Pesquisadores ritiene che una magnetar appena formata possa ruotare diverse centinaia di volte al secondo. L’incredibile velocità di Essa genera un potente flusso di elettroni e positroni, che sono le versioni antimateria degli elettroni. Juntas, queste particelle creano una gigantesca nuvola di materiale ad alta energia nota come nebulosa del vento magnetar.

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Processos generazione di raggi gamma e fuga di radiazioni

Dentro di questa nebulosa, le interazioni tra le particelle possono generare raggi gamma in diversi modi. Elétrons e i positroni possono scontrarsi e trasformarsi in fotoni di raggi gamma, mentre i raggi gamma stessi possono scontrarsi e creare nuove particelle. Conforme queste interazioni continuano, gran parte dell’energia dei raggi gamma viene intrappolata nei detriti della supernova e viene convertita in luce visibile a energia inferiore, contribuendo a rendere l’esplosione eccezionalmente luminosa.

Segundo Acero, circa 3 mesi dopo il collasso, mentre i detriti della supernova si espandono e si raffreddano, i raggi gamma iniziano a fuoriuscire nello spazio. Il modello della magnetar riproduce al meglio la luminosità della supernova e l’orario di arrivo dei suoi raggi gamma durante i primi mesi. Contudo, i ricercatori notano margini di miglioramento nei periodi successivi, quando la luce visibile scompare in modo abbastanza irregolare.

I risultati suggeriscono che ulteriori processi probabilmente hanno influenzato la supernova durante il suo lungo declino di luminosità. Estes potrebbe includere materiale che ricade verso la magnetar e collisioni tra l’onda d’urto in espansione e la materia espulsa dalla stella secoli prima che esplodesse.

Observações futuro e cooperazione internazionale

Guillem Martí-Devesa, ex ricercatore presso Universidade di Trieste presso Itália e ora ricercatore presso Instituto di Ciências Espaciais presso Barcelona, Espanha, ha coordinato la ricerca di raggi gamma per le 6 supernove superluminose più vicine osservate durante i primi 16 anni della missione Fermi. Apenas SN 2017egm ha mostrato prove di raggi gamma, confermando i precedenti suggerimenti secondo cui alcune supernovae potrebbero essere luminose nei raggi gamma come nella luce visibile.

Lo studio ha esplorato se i futuri osservatori potrebbero rilevare eventi simili. I ricercatori hanno scoperto che il prossimo Observatório Cerenkov Telescope Array dovrebbe essere in grado di individuare supernove come SN 2017egm a distanze fino a circa 500 milioni di anni luce con circa 50 ore di tempo di osservazione.

• Rilevamento Capacidade: Telescópio di nuova generazione rileverà le supernovae a distanze maggiori
• Intensidade dei campi magnetici: Magnetares hanno campi 10 trilioni di volte più forti dei comuni magneti
• Brilho relativo: Le supernove superluminose Supernovas brillano 10 volte più luminose delle supernovae ordinarie
• Studio Período: Análise ha coperto i primi 16 anni di attività di Fermi
• Anteprime Descobertas: Apenas 1 supernova vicina su 6 ha mostrato segnali di raggi gamma confermati

Missão Fermi rappresenta parte della rete di osservatori della NASA progettata per monitorare i cambiamenti nell’universo e aiutare gli scienziati a comprendere meglio come funzionano i fenomeni cosmici. La futura cooperazione tra gli osservatori terrestri e i telescopi spaziali della NASA rivelerà ancora di più su queste violente esplosioni stellari e sugli oggetti estremi nascosti al loro interno.

Judy Racusin, vice capo scienziato del progetto Fermi presso Centro presso Voo Espacial Goddard presso Greenbelt, Maryland della NASA, afferma che il meccanismo del motore del nucleo magnetar descritto nello studio si basa su molti progressi osservativi e teorici nel campo delle magnetar negli ultimi 20 anni. L’osservazione dei raggi gamma delle supernove fornirà un nuovo modo per esplorare i loro meccanismi interni e ampliare la conoscenza su queste manifestazioni estreme dell’universo.