Un buco nero “assassino”? L’intelligenza artificiale svela il mistero della supernova SN 2023zkd.

La supernova nota come SN 2023zkd è stata avvistata per la prima volta nel luglio 2023 dalla Zwicky Transient Facility, ma ciò che l’ha resa straordinaria è stata la rapidità con cui gli astronomi sono riusciti a studiarla. Un algoritmo di intelligenza artificiale di nuova concezione, progettato per segnalare in tempo reale esplosioni stellari insolite, ha dato l’allarme iniziale.

Questa detrazione precoce si è rivelata fondamentale, dando agli scienziati la possibilità di avviare immediatamente osservazioni di follow-up con una serie di telescopi sulla Terra e nello spazio. A guidare lo sforzo sono stati i ricercatori del Center for Astrophysics at Harvard & Smithsonian (CfA) e del MIT, che lavorano nell’ambito dello Young Supernova Experiment.

La loro analisi suggerisce che la spiegazione più probabile è che una stella massiccia sia stata catturata in un’orbita fatale con un buco nero. Man mano che i due si avvicinavano a spirale, lo stress gravitazionale ha raggiunto un punto di rottura, innescando il collasso della stella in una supernova mentre inghiottiva parzialmente il suo compagno buco nero.

Un sistema di apprendimento automatico segnala una rara esplosione stellare con mesi di anticipo

Secondo Alexander Gagliano, autore principale dello studio e ricercatore presso il NSF Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions, l’esplosione è stata molto probabilmente innescata da un incontro catastrofico con un compagno buco nero, fornendo la prova più forte finora che interazioni così ravvicinate possono effettivamente far esplodere una stella.

Ipotesi artisitca di Supernova e buco nero

Il sistema di apprendimento automatico del team ha segnalato SN 2023zkd mesi prima del suo comportamento più insolito, dando agli astronomi il tempo sufficiente per garantire le osservazioni critiche necessarie per decodificare l’esplosione. Un’interpretazione alternativa è che il buco nero abbia completamente lacerato la stella prima che potesse esplodere da sola. In questo scenario, il buco nero ha rapidamente consumato i detriti della stella e l’emissione osservata proveniva dai detriti che si schiantavano contro il gas circostante.

SN 2023zkd è apparsa inizialmente agli astronomi come una supernova abbastanza normale, caratterizzata da un singolo lampo di luce a circa 730 milioni di anni luce dalla Terra. Tuttavia, mentre la monitoravano nei mesi successivi, l’evento ha preso una piega inaspettata quando la stella in dissolvenza si è nuovamente illuminata.

Uno strano schema luminoso indica la presenza di un buco nero nascosto

Per indagare su questo comportamento insolito, il team ha scavato negli archivi delle osservazioni e ha scoperto un indizio ancora più strano: il sistema si era gradualmente illuminato per più di quattro anni prima dell’esplosione. Un’attività pre-esplosione così prolungata è estremamente rara nelle supernove, rendendo SN 2023zkd un’anomalia cosmica, osserva lo studio.

L’analisi ha mostrato che l’insolito schema luminoso dell’esplosione era stato modellato dal gas che la stella aveva espulso nei suoi ultimi anni. Il primo aumento di luminosità si è verificato quando l’onda d’urto ha colpito il materiale a bassa densità, mentre il secondo picco è derivato da una collisione più lenta con una nube densa a forma di disco. Questa struttura, insieme all’attività irregolare della stella prima dell’esplosione, suggerisce che fosse sottoposta a un intenso stress gravitazionale, probabilmente causato da un compagno compatto nelle vicinanze, come un buco nero.

Gagliano ha inoltre sottolineato che la scoperta evidenzia l’importanza di studiare come le stelle più massicce interagiscono con le loro compagne nelle fasi finali della loro vita. Sebbene sia noto da tempo che la maggior parte delle stelle più massicce esistono in sistemi binari, le prove dirette di uno scambio di massa poco prima dell’esplosione sono eccezionalmente rare. Ora, SN 2023zkd offre uno sguardo raro su questo processo, fornendo agli astronomi preziose informazioni su come interazioni così ravvicinate possano determinare la morte violenta delle stelle.