Per la prima volta, gli astronomi hanno osservato la nascita di una magnetar, una stella di neutroni caratterizzata da un’altissima velocità di rotazione e un campo magnetico estremo. Questa osservazione conferma ufficialmente che tali oggetti rappresentano la fonte di energia primaria dietro le esplosioni stellari più brillanti del cosmo. La scoperta convalida una teoria proposta sedici anni fa da Dan Kasen, astrofisico dell’Università della California a Berkeley, stabilendo l’esistenza di un nuovo fenomeno: le supernovae dotate di un “cinguettio” nella curva di luce, un effetto prodotto dalla relatività generale.
La nascita di una magnetar e il mistero delle supernovae superluminose
Le supernovae superluminose hanno rappresentato un enigma per la comunità scientifica sin dai primi anni Duemila a causa della loro eccezionale brillantezza, superiore di oltre dieci volte rispetto a quella delle supernovae comuni. Sebbene si ritenesse fossero il risultato del collasso di stelle massicce, la persistenza del loro bagliore nel tempo superava ogni previsione basata sui modelli tradizionali di espulsione degli strati esterni. Secondo l’ipotesi formulata da Kasen nel 2010, il prolungamento della luminosità è dovuto proprio alla formazione di una magnetar durante il collasso del nucleo stellare.
Durante la fase finale della vita di una stella massiccia, la materia viene compressa in una stella di neutroni estremamente compatta, sfiorando la soglia del collasso in un buco nero. Se la stella originale possiede un campo magnetico intenso, questo viene amplificato durante la contrazione, generando una magnetar con un campo da cento a mille volte più potente di quello di una normale pulsar. Con un diametro di circa dieci miglia e una rotazione che può superare i mille giri al secondo, il campo magnetico rotante accelera le particelle cariche contro i detriti della supernova, alimentandone la luce e dando origine, probabilmente, anche ai lampi radio veloci.
La scoperta di SN 2024afav e il segnale rivelatore
Joseph Farah, ricercatore presso l’Università della California a Santa Barbara e il Las Cumbres Observatory, ha fornito la conferma empirica del legame tra le magnetar e le supernovae superluminose di tipo I attraverso l’analisi dei dati relativi all’evento denominato SN 2024afav. Lo studio introduce una spiegazione basata sulla relatività generale per interpretare alcune insolite protuberanze individuate nella curva di luce della supernova. Queste fluttuazioni, definite tecnicamente come “chirp” o cinguettii, rappresentano la prova definitiva che il collasso del nucleo stellare ha effettivamente generato una magnetar, risolvendo un enigma che durava da anni.
Secondo Alex Filippenko, astronomo dell’Università della California a Berkeley, il lavoro di Farah colma una lacuna fondamentale nei modelli astrofisici precedentemente ipotizzati. Sebbene la teoria suggerisse che l’energia di una magnetar nascosta nelle profondità potesse spiegare l’eccezionale luminosità di queste esplosioni, non era mai stata fornita la dimostrazione diretta della sua formazione al centro del fenomeno. La scoperta trasforma quella che era considerata una valida congettura teorica in una realtà osservata, confermando che il motore energetico postulato dai fisici esiste realmente dietro gli strati di detriti cosmici.
Dan Kasen, ideatore del modello teorico originale, ha paragonato l’idea della magnetar a un artificio magico che per anni è rimasto celato dietro l’opacità dei resti stellari. Fino a questo momento, la straordinaria brillantezza delle supernovae superluminose era l’unico indizio indiretto della presenza di un nucleo magnetizzato. L’individuazione del “cinguettio” nel segnale luminoso di SN 2024afav agisce come una rivelazione diretta, permettendo agli scienziati di osservare finalmente il meccanismo interno che alimenta queste colossali esplosioni e validando decenni di ricerca nell’astrofisica delle alte energie.
Il monitoraggio dell’osservatorio Las Cumbres
In seguito alla scoperta della supernova SN 2024afav nel dicembre 2024, la rete globale dell’Osservatorio Las Cumbres ha monitorato l’evento per oltre duecento giorni. Situata a un miliardo di anni luce dalla Terra, la stella esplosa ha mostrato un comportamento anomalo rispetto alle supernovae tradizionali. Invece di affievolirsi gradualmente dopo il picco di luminosità raggiunto al cinquantesimo giorno, l’astro ha manifestato oscillazioni costanti con intervalli sempre più brevi. Questa sequenza di quattro rigonfiamenti luminosi è stata paragonata a un segnale acustico dalla frequenza crescente, portando gli astronomi a definire il fenomeno come un vero e proprio “cinguettio” nella curva di luce.
Il modello fisico sviluppato per spiegare SN 2024afav ipotizza che parte del materiale dell’esplosione sia ricaduto verso la magnetar, formando un disco di accrescimento asimmetrico. Secondo i principi della relatività generale, una massa rotante così imponente trascina con sé lo spazio-tempo circostante, innescando la precessione di Lense-Thirring. Questo effetto causa l’oscillazione del disco di materia, che agisce come uno schermo periodico per la luce emessa, trasformando il sistema in una sorta di faro stroboscopico. Man mano che il disco si contrae verso l’interno, la velocità di oscillazione aumenta, generando la caratteristica accelerazione delle pulsazioni registrata dai telescopi terrestri.
L’analisi dei dati ha permesso di stimare che la stella di neutroni ruoti ogni 4,2 millisecondi e possieda un campo magnetico trecento trilioni di volte superiore a quello terrestre, caratteristiche che ne sanciscono definitivamente l’identità di magnetar. Nonostante l’eleganza di questa spiegazione basata sulla relatività generale, la comunità scientifica invita alla cautela, precisando che non tutte le supernovae superluminose sono necessariamente alimentate da simili motori magnetici.
La scoperta ridimensiona tuttavia il ruolo delle teorie alternative legate al materiale circumstellare e apre la strada a nuove indagini che verranno condotte dall’imminente Osservatorio Vera C. Rubin, promettendo di svelare ulteriori segreti sulla complessa dinamica delle esplosioni stellari.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Comunications.
