Novembre 2013: è stato pubblicato su ApJ Letters ("The Astrophysical Journal Letters") un articolo relativo alla caratterizzazione fotometrica e spettroscopica della Supernova 2013dy, scoperta il 10 luglio 2013. Tra gli autori, appartenenti a diversi enti di ricerca astronomica (UC Berkley, NASA, Cfa di Harvard ecc), compare anche Fabrizio Ciabattari, dell’Osservatorio Astronomico di Borgo a Mozzano, quale membro del progetto ISSP.
La Supernova 2013dy è stata scoperta il 10.45 luglio TU nella galassia NGC 7520, grazie a survey automatiche realizzate dai ricercatori del Lick Observatory Supernova Search project (LOSS). NGC 7520 è una galassia a spirale distante circa 45 milioni di anni luce nella costellazione della Lucertola. Come documentato al seguente link (http://www.oama.it/archivio/agosto2013/osservatorio_di_monte_agliale.htm#2013dy), l’oggetto è stato individuato circa 9 ore prima (il 10.086 luglio TU) in un’unica ripresa digitale realizzata in una sessione osservativa del programma MASACAS, condotta presso l’Osservatorio di Borgo a Mozzano. In tale immagine la variabile era caratterizzata da una magnitudine (unfiltered) pari a 18.7, mentre nell’immagine di scoperta del LOSS aveva una mag R =17.2. F. Ciabattari ha allora deciso di segnalare il dato come prediscovery detection su TOCP, ritenendolo significativo per la repentina variazione di luminosità avvenuta in poche ore. Alcuni giorni dopo la pubblicazione della CBET 3588, che riepilogava i primi dati osservativi della SN 2013dy, F. Ciabattari è stato contattato dal Dr. WeiKang Zheng dell’Università della California, Berkeley, scopritore della Supernova 2013dy. E’ stato avviato uno scambio di dati e informazioni che si è protratto per settimane e si è concluso con la realizzazione dell’articolo sopracitato, del quale si riporta l’abstract (tratto da http://iopscience.iop.org/2041-8205/778/1).
Gli aspetti essenziali dello studio sono di seguito riassunti:
- la prediscovery realizzata a Monte Agliale ha contribuito in maniera determinante nel fissare i parametri del fit della curva di luce della Supernova, soprattutto per quanto concerne il “rising” iniziale.
- L’osservazione realizzata da Monte Agliale è stata effettuata, secondo il modello elaborato, appena 2.4 ore dopo la “prima luce” e costituisce, ad oggi, la più recente detection di una Supernova di tipo Ia mai registrata!
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L’analisi dei dati spettroscopici acquisiti nei giorni successivi alla
scoperta ha messo in evidenza caratteristiche non comuni alla maggioranza delle
Supernovae di tipo Ia e ciò è probabilmente dovuto alla mancanza di statistica
su fenomeni scoperti così precocemente.
Il contributo di F. Ciabattari ha riguardato l’aspetto fotometrico dello studio ed è stato determinante: l’immagine seguente è tratta dall’articolo e illustra le curve di luce della Supernova nelle diverse bande fotometriche.
Si noti che il tempo zero (come si legge dalla didascalia) è fissato in corrispondenza dell’osservazione di Monte Agliale (10.086 luglio TU). Inizialmente è stato proposto un fit della curva di luce (magnitudine vs tempo) secondo un “semplice modello”, finora accreditato, del tipo t^2, ma da subito è risultato inefficace nell’interpretare correttamente i dati. Come rappresentato in figura, i punti della prima parte delle curva (fino al 14 luglio) sono fittati da una legge a potenza del tipo t^1.15, mentre quelli relativi all’andamento fotometrico dei giorni successivi all’esplosione, con l’esclusione del dato di prediscovery di Monte Agliale, vengono descritti ancora da una legge a potenza, ma con esponente maggiore (2.24). Il dato ISSP del 10.086 ha dunque rafforzato l’ipotesi che la descrizione secondo il modello t^2 fosse “troppo semplicistica” e ha spinto verso una interpretazione diversa e più articolata. Si osservi che il dato fotometrico di prediscovery è caratterizzato da un’incertezza piuttosto evidente (come mostrato dalle barre di errore) ma tale, comunque, da non inficiarne la validità. Tra le ragioni, si possono annoverare la bassa luminosità della sorgente al momento dell’osservazione (mag=18.71 come è stato calcolato dagli astronomi del LOSS), il seeing non eccezionale che caratterizza i cieli di Monte Agliale ed infine la risoluzione non ideale dell’immagine stessa. L’immagine di prediscovery è stata infatti ottenuta in fase di survey, e dunque è caratterizzata da una risoluzione di soli 2.32 arcsec/pixel, ottenuta operando in binning 2. Questa scelta rappresenta, per il sistema di Monte Agliale, il compromesso migliore in termini di dimensione dei file FIT, tempo di esposizione del frame, magnitudine limite raggiungibile, numero di immagini ottenibili per notte. Le ulteriori due immagini ottenute da Monte Agliale, successivamente a quella di prediscovery, sono state acquisite nei giorni successivi (dunque quando la luminosità della Supernova era aumentata fino a mag ~17) e operando in binning 1 (1.16 arcsec/pixel): come risulta dal grafico, i marker che individuano le due ulteriori misure di Monte Agliale (etichettate dalla sigla “ISSP”) presentano barre di errore molto più contenute. Un’altra importante osservazione è che i dati fotometrici ISSP sono ben allineati con quelli ricavati da altri sistemi, in particolare, come si sottolinea nell’articolo, i dati fotometrici (in banda clear) relativi alle ultime due immagini di Monte Agliale e a immagini LOSS sono perfettamente consistenti: il dato a 10.086 TU di Monte Agliale è dunque pienamente significativo.
La migliore sintesi è stata raggiunta cercando un modello che interpretasse l’intero set di dati; a tale scopo è stata scelta una funzione detta “broken power law”, ampiamente adoperata nel fitting degli afterglows di G.R.B.. Nella figura seguente, tratta dall’articolo, la linea continua blu del pannello superiore rappresenta il fit secondo la nuova ipotesi: i dati sono perfettamente spiegati dal modello scelto, mentre lo scostamento dai precedenti (t^1.15 e t^2.24) è altrettanto evidente. I parametri della curva di fit hanno permesso di estrapolare il tempo della “prima luce” ed è stato fissato al 9.99 luglio TU, circa 2.4 ore prima della prediscovery di Monte Agliale!
L’interessante conclusione che caratterizza lo studio fotometrico consiste nel constatare che il modello t^2 non è sufficiente a spiegare il comportamento di tutte le Supernovae di tipo Ia; è molto più verosimile che le curve di luce siano descritte da leggi a potenza con esponenti diversi, tra l’altro variabili nel tempo, interpretabili alla luce di meccanismi astrofisici ancora da valutare e comprendere. In passato non sono stati osservati fenomeni simili per la mancanza di dati relativi ai primi momenti successivi all’esplosione.
L’indicazione che si può trarre da questa pubblicazione è l’ulteriore conferma, se ce ne fosse bisogno, dell’importanza di poter individuare e prontamente segnalare fenomeni di Supernova appena avvenuti, in galassie relativamente vicine. Programmi di ricerca amatoriali ma ben coordinati come l’Italian Supernovae Search Project potrebbero dunque fornire ulteriori significativi contributi alla ricerca scientifica in questo entusiasmante settore dell’astronomia e dell’astrofisica.
L’articolo, nella sua forma integrale, è consultabile all’indirizzo:
http://arxiv.org/abs/1310.5188