Gli astronomi hanno, per la prima volta, assistito alla nascita di una magnetar - una stella di neutroni estremamente magnetica e in rapida rotazione - confermando che questi oggetti esotici possono alimentare alcune delle più brillanti esplosioni stellari mai viste. La scoperta convalida anche una teoria proposta per la prima volta 16 anni fa da un fisico dell'UC Berkeley e rivela un caratteristico "cinguettio" nella luce di alcune stelle in esplosione che può essere spiegato solo usando la relatività generale di Einstein. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.

Le supernove superluminose sono tra le esplosioni più spettacolari dell'universo, brillando 10 o più volte più delle supernove ordinarie. Da quando gli astronomi le hanno identificate per la prima volta all'inizio degli anni 2000, hanno faticato a spiegare perché queste esplosioni rimangano intensamente luminose molto tempo dopo che il nucleo di ferro di una stella massiccia collassa e fa esplodere i suoi strati esterni nello spazio. Nel 2010, l'astrofisico teorico dell'UC Berkeley Dan Kasen propose che la risposta fosse una magnetar neonata. La sua teoria sosteneva che quando una stella enorme raggiunge la fine della sua vita, il suo nucleo può collassare in una stella di neutroni incredibilmente densa invece di diventare un buco nero. Se quella stella originale possedeva un potente campo magnetico, il collasso lo avrebbe amplificato drammaticamente, producendo una magnetar con un campo magnetico da 100 a 1.000 volte più forte di quello di una tipica pulsar. Sebbene sia le pulsar che le magnetar misurino solo circa 10 miglia di diametro, le giovani magnetar possono ruotare più di 1.000 volte al secondo.

Lo studente laureato Joseph Farah dell'UC Santa Barbara e del Las Cumbres Observatory (LCO) ha trovato la prova più forte finora per questa teoria dopo aver studiato una supernova scoperta nel 2024, nota come SN 2024afav. Farah e i suoi colleghi hanno concluso che strane protuberanze nella curva di luce della supernova forniscono prove dirette che una magnetar si è formata durante l'esplosione. "Ciò che è davvero entusiasmante è che questa è una prova definitiva della formazione di una magnetar a seguito del collasso del nucleo di una supernova superluminosa", ha detto Alex Filippenko, illustre professore di astronomia dell'UC Berkeley e coautore dello studio. Kasen ha detto che i ricercatori sospettavano da tempo che una magnetar nascosta alimentasse queste straordinarie esplosioni. "Per anni l'idea della magnetar è sembrata quasi un trucco da prestigiatore dei teorici - nascondere un potente motore dietro strati di detriti di supernova", ha detto. "Il cinguettio in questo segnale di supernova è come quel motore che scosta il sipario e rivela che è davvero lì".

Dopo che SN 2024afav è stata scoperta nel dicembre 2024, il Las Cumbres Observatory ha monitorato l'esplosione per più di 200 giorni. La supernova si è verificata a circa un miliardo di anni luce dalla Terra. Farah e l'astronomo dell'UCSB Andy Howell hanno notato qualcosa di insolito: dopo che la supernova ha raggiunto il picco di luminosità circa 50 giorni dopo l'esplosione, la sua luminosità è aumentata e diminuita ripetutamente, creando quattro distinte protuberanze nella curva di luce. Farah ha paragonato il modello all'aumento del tono del cinguettio di un uccello. Il modello di Farah suggerisce che parte del materiale espulso dall'esplosione è poi ricaduto verso la magnetar neonata, formando un disco di accrescimento. Poiché questo disco era probabilmente inclinato rispetto alla rotazione della magnetar, la teoria di Einstein prevede che la stella di neutroni in rapida rotazione trascinerebbe con sé il tessuto spazio-temporale circostante, producendo un fenomeno chiamato precessione di Lense-Thirring. Questo effetto fa oscillare il disco inclinato, e mentre il disco oscillante blocca e riflette periodicamente la luce della magnetar, il sistema si comporta come un faro cosmico lampeggiante. Col tempo, il disco si avvolge a spirale verso l'interno, facendo accelerare l'oscillazione, producendo il caratteristico "cinguettio". "Abbiamo testato diverse idee, inclusi effetti puramente newtoniani e precessione guidata dai campi magnetici della magnetar, ma solo la precessione di Lense-Thirring corrispondeva perfettamente ai tempi", ha detto Farah. "È la prima volta che la relatività generale è necessaria per descrivere la meccanica di una supernova".

Il team ha anche stimato che la stella di neutroni ruota una volta