Esplorando il ‘cuore’ di una supernova

L’immagine mostra le regioni interne di una stella massiccia che ruota rapidamente mentre sta per subire la fase del collasso gravitazionale. I colori indicano l’entropia che corrisponde all’incirca alla temperatura: le regioni di colore rosso sono più calde, quelle di colore blu più fredde. Le frecce indicano la direzione del flusso del materiale stellare. Le due curve di colore bianco, con i contorni in nero, indicano i segnali relativi alle oscillazioni dei neutrini (in alto) e delle onde gravitazionali (in basso). La figura si riferisce ad un istante circa 10,5 millisecondi dopo che il nucleo della stella è diventato una densa protostella di neutroni.

Ogni cento anni circa, nella nostra galassia avviene l’esplosione di una o due stelle massicce che danno luogo, alle supernovae. Questi eventi così energetici danno luogo all’espulsione di particelle fondamentali, i neutrini che viaggiano nello spazio con velocità relativistiche, e generano delle distorsioni nel tessuto dello spaziotempo chiamate onde gravitazionali. Gli scienziati stanno aspettando l’emissione di neutrini e la formazione di onde gravitazionali da circa un migliaio di supernovae che sono già esplose nella Via Lattea a varie distanze da noi e, quindi, ci dovrebbero raggiungere. Sulla Terra, dunque, siamo pronti per registrare questi segnali da cui ci aspettiamo di avere una informazione indiretta su ciò che accade nel nucleo di una stella massiccia prima che esploda durante la fase del suo collasso gravitazionale.

Certamente, per fare questo, gli scienziati avranno bisogno di conoscere in anticipo come interpretare i dati raccolti dai rivelatori. A tal scopo, alcuni ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) hanno trovato un modo per elaborare delle simulazioni che essi ritengono possano fornirci una serie di segnali inconfondibili associati a questi eventi: in altre parole, se il nucleo di una stella che sta per collassare inizia a ruotare molto rapidamente prima che essa esploda, i segnali associati all’emissione dei neutrini e delle onde gravitazionali oscilleranno insieme con la stessa frequenza. “Il risultato importante è che abbiamo osservato con grande sorpresa che la correlazione tra i due segnali si ha quando il nucleo della stella compie 400 giri al secondo, anche se la correlazione esiste ancora se il nucleo della stella ruota con un ritmo più basso”, ha dichiarati Christian Ott del Caltech. Il passo successivo sarà ora quello di studiare ancora più in dettaglio le varie velocità di rotazione in cui si ha la correlazione dei due segnali legati alla frequenza di oscillazione dei neutrini e delle onde gravitazionali.

ArXiv: Correlated Gravitational Wave and Neutrino Signals from General-Relativistic Rapidly Rotating Iron Core Collapse