Capitolo 5 Cosmologia
 

Supernovae
Le stelle di grande massa e alcuni tipi di stelle in sistemi binari stretti terminano la loro vita con una gigantesca esplosione. L'enorme energia sviluppata fa si che per un breve periodo questi oggetti diventino brillanti quasi quanto un'intera galassia e quindi appaiano improvvisamente visibili anche ad enormi distanze come nuove stelle, anzi supernovae (SNe). Questi eventi sono relativamente rari: non più di uno o due al secolo nella nostra Galassia. Inoltre la maggior parte di questi eventi rimane oscurata dalla polvere: l'ultima supernova nella nostra Galassia è stata osservata nel 1604. Tuttavia grazie alla ricerca sistematica in molte galassie vicine e lontane oggi si scoprono oltre 200 SNe all'anno.
Le supernovae sono al crocevia di molte linee di ricerca dell'astrofisica moderna. Per cominciare esse rappresentano un test fondamentale per le teorie sull'evoluzione stellare. Nell'esplosione la stella è distrutta in una nuvola di gas, che si espande nello spazio con velocità dell'ordine di 10-mila km al secondo. Questo gas è arricchito di elementi chimici pesanti, ad esempio ossigeno, calcio, azoto e ferro, che sono il risultato sia dei bruciamenti nucleari durante la vita della stella che della nucleo-sintesi durante l'esplosione. Per questo le supernovae sono gli agenti principali nell'evoluzione chimica delle galassie. Nel caso di stelle massicce come resto dell'esplosione rimane un oggetto collassato, una stella a neutroni o, a volte, un buco nero. Nel processo viene emesso un enorme flusso di neutrini (che nel caso della famosa SN 1987A sono effettivamente stati rivelati) e probabilmente onde gravitazionali (numerosi progetti sono in attesa di un evento vicino che permetta di verificare questa ipotesi).
Uno degli sviluppi più interessanti degli ultimi anni riguarda il destino delle stelle di massa elevata, tra 25 e 40 masse solari, che sembrano seguire due strade diverse:
  1. in alcuni casi, a causa di una bassa energia di esplosione, una frazione importante del materiale inizialmente espulso può ricadere sul resto collassato, far si che questo superi la massa limite per una stella a neutroni e diventi un buco nero. In questo caso si osservano delle SNe deboli e con bassa velocità di espansione (e.g. SN 1997D)
  2. all'altro estremo, esplosioni estremamente energetiche e probabilmente fortemente asimmetriche causano l'espansione di parte del gas a velocità relativistiche. L'urto del gas con il pre-esistente materiale circumstellare causa l'emissione di un lampo di radiazione gamma (GRB). L'associazione di alcuni tipi di SNe con i misteriosi GRB è una delle scoperte più interessanti egli ultimi anni (e.g. SN 1998bw).
Quale sia il fattore che decide il diverso destino è ancora ignoto, anche se si pensa che la diversa velocità di rotazione delle stelle potrebbe avere un ruolo determinate.
E' giusto dire che il grande interesse attuale per le SNe, in particolare quelle di tipo Ia, deriva soprattutto dal loro ruolo come indicatori di distanza su scala cosmologica e alla conseguente sorprendente scoperta che l'espansione dell'universo è accelerata. Assieme ai risultati di altri esperimenti (ad esempio Boomerang o WMAP) queste osservazioni stanno cambiando le nostra concezione dell'Universo.
Per credere in questo risultato dobbiamo essere sicuri che le SNe vicine e lontane abbiano le stesse caratteristiche. Purtroppo ancora oggi non sappiamo esattamente quali siano i sistemi binari che danno origine a questo tipo di supernovae e come avvenga l'esplosione. Capire la fisica delle SN Ia attraverso l'osservazione dettagliata di SNe vicine è l'obbiettivo di un programma di ricerca e addestramento di giovani ricercatori finanziato dalla Comunità Europea.
Nel prossimo futuro vogliamo sfruttare i nuovi telescopi che sono in costruzione all'Osservatorio sia per il monitoraggio di SNe vicine (TT1) che per lo ricerca di eventi a redshift intermedi (VST).

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