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25/04/2019
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Quando arriverà la prossima supernova della Via Lattea?

 

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Introduzione alle AstroParticelle

 

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26.09.2013 - Un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia.

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rivelatore di muoni

 

 

evoluzione stellare

Evoluzione stellare
Ci sono due tipi principali di supernove, la classificazione dipende dalla presenza dell'idrogeno, quelle da collasso del nucleo (CCSN o tipo II) contengono idrogeno, mentre in quelle per esplosione termonucleare (ad accrescimento da una stella binaria) come le famose "Ia", non vi è presenza di idrogeno.

 

 

 

La prossima supernova galattica

Articolo sui raggi cosmici di Marco Arcani

Sul numero di Marzo 2017 di Nuovo Orione, un articolo sulle supernove in relazione ai raggi cosmici e al progetto ADA. I rivelatori di raggi cosmici del progetto ADA sono allerta per cogliere i segnali premonitori della grande esplosione stellare tanto attesa. Le probabilità di vedere una supernova della nostra Galassia entro i prossimi 50 anni sono buone.

 

 

 

 

Le possibilità di essere testimoni della prossima esplosione di supernova nella nostra Galassia e assistere alla sua evoluzione sono buone, rimane un enigma invece sapere con precisione quando questo evento succederà e in che modo la stella sarà visibile. L’importante è essere in qualche modo preparati per non perdere un raro spettacolo dell’Universo, noi ci proviamo coi rivelatori di raggi cosmici del progetto ADA.

Supernove

Una supernova è una stella che esplode, qui prendiamo in considerazione solo supernove prodotte dal collasso del nucleo di stelle super giganti, dette ccSN (core collapse SuperNova) perché solo questo tipo di supernove trasformano l’energia immagazzinata in neutrini rilevabili strumentalmente, tali particelle si possono quindi utilizzare come guida per poter scovare rapidamente la posizione della supernova nel cielo.

La nostra Galassia essendo ricca di polveri interstellari risulta essere piuttosto opaca e dal nostro punto di osservazione - cioè dalla Terra - la luce che proviene da eventuali supernove ci giunge smorzata da questa specie di fuliggine che attenua anche altre forme di emissione. Per questo motivo gli studi degli astronomi indicano che la prossima supernova nella Via Lattea sarà visibile soprattutto in radiazione nel vicino infrarosso (NIR), questo perché la polvere interstellare è quasi trasparente all’infrarosso.

I neutrini sono in effetti le particelle che ci possono dare il primo allarme dell’imminente esplosione di una supernova. Gli attuali ed enormi rivelatori di neutrini come SUPER-KAMIOKANDE e ICECUBE sono abbastanza efficienti da permettere di identificare non solo il flusso di neutrini ma anche la direzione di provenienza.

I segnali dell’esplosione che possiamo percepire dal nostro pianeta dipendono dalla massa della stella, dalla distanza e dal tipo di materiale opaco che ci separa; oltre al picco luminoso atteso, per via di varie interazioni tra le particelle emesse dalla stella con il mezzo interstellare potremmo ricevere: lampi gamma, raggi X, onde radio e raggi cosmici.

 

SUPERNOVE E RAGGI COSMICI

Sicuramente la prossima supernova galattica sarà vista in primis dai grandi osservatori di neutrini, in seguito qualche satellite in orbita potrebbe percepire il flash SBO (Shock BreakOut) in radiazione UV o X, un lampo di "luce" che è prodotto dalla stella che collassa. Un segnale successivo (quasi contemporaneo) potrebbe essere percepito in raggi gamma dai telescopi Cherenkov; a seconda di posizione, energia e distanza della supernova, anche astrofili ben organizzati avranno buone opportunità di seguire l’evento in visibile o in NIR magari in alta montagna.

C’è però un altro tipo di emissione da tenere in considerazione e che potrebbe manifestarsi, ovvero un abbondante flusso di raggi cosmici. Infatti se le condizioni fossero estremamente favorevoli, i rivelatori di raggi cosmici a terra potrebbero registrare flussi di particelle molto più intensi rispetto al flusso normalmente acquisito. Il punto critico è quindi la distanza, supernove troppo vicine emetterebbero un flusso di particelle (e radiazione) pericoloso per la vita sulla Terra, mentre il fascio di particelle proveniente da supernove troppo lontane sarebbe disperso o comunque diffuso dai campi magnetici interstellari e da quello galattico, non facendo percepire una differenza apprezzabile nei dati registrati dagli strumenti.

Anche la nostra rete di rivelatori AMD5 del progetto ADA potrebbe rivelare i raggi cosmici provenienti dalla supernova. I rivelatori di ADA registrano costantemente il flusso dei raggi cosmici e nel corso di un anno si osservano diversi eventi in cui le particelle rivelate superano anche di molto i valori medi. Nel caso di una supernova ci attendiamo valori ancora superiori e soprattutto coincidenti a livello temporale con tutti i detectors distribuiti sulla penisola, infatti una volta identificato l’evento possiamo risalire a data e ora di arrivo di ogni singola particella, con precisione fino al millisecondo. Per via delle caratteristiche dei rivelatori, ADA funziona come un grosso telescopio che potrebbe - anche se grossolanamente - determinare la direzione di provenienza del flusso di raggi cosmici della supernova, ovvero la sua posizione nel cielo.

 

La SN1604 fu avvistata per la prima volta da diversi astronomi in Italia; Johannes Kepler che era a Praga la vide solo qualche giorno più tardi per via delle condizioni meteorologiche sfavorevoli. Egli però studiò molto a lungo la nuova stella, tanto che alla fine essa prese il nome di Kepler 1604. Da notare che il telescopio di Galileo Galilei arrivò pochi anni più tardi, nel 1609!

 

TASSO DI APPARIZIONE

Veniamo quindi a uno dei punti cruciali, quando vedremo la prossima supernova? Uno studio approfondito (Scott M. Adams et al. [1]) indica che ci sono il 99% di probabilità di osservare la prossima ccSN con picco di magnitudine inferiore a 25 in banda v (visibile nel giallo) e il 100% di probabilità con magnitudine inferiore a 14.3 se si osserva in banda k (nel vicino infrarosso). E’ stato calcolato anche quello che potrebbe interessare gli astrofili o gli astronomi semi professionisti, ci sono infatti 82% di probabilità che la stella si manifesti con magnitudine inferiore a 15 e una probabilità su tre di vederla con magnitudine inferiore a 5 (figura seguente).

Le probabilità di vedere a occhio nudo la prossima supernova dipendono anche dalla posizione dell’osservatore, poiché la Via Lattea è visibile maggiormente nell’emisfero Sud, le probabilità di vederla in quelle località si aggirano tra il 20% e il 50%, mentre più si sale verso Nord, più le probabilità diminuiscono, dal 20% fino al 10%.
I vari studi nell’insieme sono abbastanza concordi nell’affermare che entro i prossimi 50 anni dovremmo riuscire a “vedere” una supernova [2].

ALLERTA

Attualmente esiste un sistema di allerta chiamato SNEWS (SuperNova Early Warning System) a cui aderiscono tutti i principali rivelatori di neutrini. I rivelatori collegati con questo sistema, se rivelano uno sciame di neutrini (coerente con il modello di una supernova), entro un certo tempo inviano un segnale di allerta automatico via e-mail. Chiunque può iscriversi a questo servizio collegandosi all’apposito sito internet: http://snews.bnl.gov/alert.html e ricevere in anteprima l’allerta (ovviamente il progetto ADA è iscritto).

L'articolo completo sul numero 298 di Nuovo Orione

 

La supernova nei rivelatori di ADA

Il progetto ADA funziona sullo stesso principio di funzionamento degli osservatori professionali, diversi rivelatori di raggi cosmici sono distribuiti sul territorio nazionale, oltre che in Svizzera e Lussemburgo; i dati di questi rivelatori vengono registrati quotidianamente e periodicamente analizzati.

Siccome i neutrini emessi dalla supernova sono più veloci dei raggi cosmici, la nostra rete di rivelatori potrà evidenziare l'esplosione della stella probabilmente solo in seguito alla sua localizzazione.

Per la prossima esplosione di supernova nella nostra Galassia ci potrebbero essere due scenari:

  • 1 la supernova è a una distanza tale da rilasciare segnali rilevabili dai rivelatori di neutrini e di raggi cosmici (e altri)
  • 2 la supernova è a una distanza tale da rilasciare segnali rilevabili solo dai rivelatori di neutrini

Nel primo caso ADA ha un proprio sistema di allerta che avvisa tramite email dell'aumento particolare di particelle in un determinato periodo di tempo.

Nel secondo caso invece, recuperando i dati temporali di arrivo del flusso di neutrini si potrebbero analizzare i dati di ADA per vedere se compare un timbro anomalo lasciato dalla supernova.

 

studio dei raggi cosmici con ADA
I dati di un rivelatore AMD5 nel corso di un anno, i picchi più alti corrispondono a eventi ricchi di particelle.

 

 

In attesa della prossima supernova galattica

Conferenza di Marco Arcani a cura del Gruppo Astronomico Tradatese 08.05.2017

 

[1] Scott M. Adams et al. - Observing the next Galactic Supernova, Dept. of Astronomy, The Ohio State University.
[2] Pam Frost Gorder - Could a Milky Way supernova be visible from Earth in next 50 years?, Ohio State University
Observatory.

 

M.A.

 

 

 

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