La Supernova di Keplero (SN 1604) è il residuo di una supernova osservata per la prima volta nella costellazione dell’Ofiuco nell’ottobre del 1604. Questo evento si è verificato nella Via Lattea, a meno di 20.000 anni luce dal Sole. Ha raggiunto un picco di magnitudine tra -2,25 e -2,5, risultando visibile anche durante le ore diurne. La Supernova di Keplero è conosciuta anche come la Stella di Keplero, Nova di Keplero, SNR di Keplero, SN 1604, o Nova Ophiuchi 1604. Il nome le fu attribuito in onore dell’astronomo tedesco Johannes Kepler, tra i primissimi scienziati a osservarla. Sebbene Kepler non l’abbia scoperta, la descrisse in dettaglio nel suo libro De Stella Nova in Pede Serpentarii (Sulla Nuova Stella nel Piede del Maneggiatore di Serpenti), scritto tra il 1605 e il 1606. La SN 1604 è stata classificata come una supernova di tipo Ia, tipologia che si verifica in sistemi binari dove almeno uno dei componenti è una nana bianca. In questi sistemi, la nana bianca accumula massa strappando gas dalla stella compagna fino a raggiungere il limite di Chandrasekhar, massa critica oltre la quale il suo nucleo raggiunge la temperatura di accensione. Una volta accesa, il nucleo innesca una reazione a catena che rilascia energia sufficiente a generare un evento di supernova. Nel caso della Stella di Keplero, gli astronomi non hanno identificato una stella centrale sopravvissuta, il che conferma la natura di evento di tipo Ia.

Un’osservazione prolungata da parte del telescopio Chandra del residuo di supernova di Keplero fornisce dettagli senza precedenti su una delle più giovani supernovae nella Galassia. Lo studio dei detriti di questo residuo stellare è fondamentale per comprendere le fasi finali della vita di una stella. Il rosso nell’immagine indica materiale riscaldato dalla supernova, mentre il giallo e il verde visualizzano diversi elementi negli eietti. Il blu rappresenta i raggi X ad alta energia e mostra un fronte d’urto generato dall’evento supernova. Credito immagine: Osservatorio a raggi X Chandra, Istituzione Smithsonian, NASA/CXC/NCSU/S.Reynolds et al. La Supernova di Keplero raggiunse il suo massimo splendore a metà ottobre 1604, quando superò la luminosità di Giove. A novembre, era ancora tanto luminosa quanto il pianeta. All’inizio di gennaio 1605, apparve leggermente più fioca, uguagliando la luminosità di Antares. Entro ottobre 1605, la luminosità della supernova scese alla quinta magnitudine e, nella primavera del 1606, svanì al di sotto della visibilità ad occhio nudo. In luce visibile, solo filamenti della nebulosità circostante sono visibili, tuttavia il residuo è una forte fonte di raggi X e emissioni radio. La sua dimensione è di 4 arcminuti. La distanza della Stella di Keplero rimane incerta, con stime che variano da 10.000 a 23.000 anni luce. Stime recenti collocano il residuo a 5 ± 1 kiloparsec. A differenza della maggior parte dei residui di supernova di tipo Ia, la Nova di Keplero è asimmetrica e contiene un arco luminoso di emissione X nella sua porzione settentrionale. Rivelato dall’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, l’arco indica che il materiale espanso dall’evento supernova sta collidendo con la polvere e il gas intorno al residuo stellare. L’arco di raggi X potrebbe essere stato generato da un’onda d’urto a freccia mentre la stella centrale e il suo compagno binario si muovevano attraverso il gas interstellare e subivano ingenti perdite di massa attraverso un potente vento stellare. In tal caso, il residuo della supernova di Keplero risiederebbe oltre i 23.000 anni luce. Un’altra possibile spiegazione per lo spettro X è che l’arco sia il prodotto della palla di detriti della supernova che si espande in una nube interstellare di densità crescente. In questo caso, la distanza stimata del residuo è compresa tra i 16.000 e i 20.000 anni luce. Questi valori sono stati ottenuti in uno studio pubblicato sull’Astrophysical Journal nel settembre 2012, a cura di esperti del Smithsonian Astrophysical Observatory e di altre università. La presenza di gas denso e l’abbondanza di azoto e silicio nel residuo indicano che il sistema progenitore consisteva in una coppia binaria, una nana bianca e una gigante rossa, probabilmente transitata attraverso il ramo gigante asintotico (AGB). Tuttavia, l’assenza di stelle brillanti nelle vicinanze del centro del residuo implica che il compagno non fosse una stella simile al Sole. È possibile che l’evento di supernova sia stato innescato dalla fusione di due nane bianche. Uno studio del 2021, basato su osservazioni con il satellite XMM-Newton, ha confermato una teoria proposta in precedenza secondo la quale una stella AGB in runaway si muoveva verso nord-nordovest e verso di noi. Gli autori dello studio hanno scoperto che la metà nord-occidentale della struttura centrale appariva blu-shiftata, mentre quella sud-orientale rossa-shiftata. Questo potrebbe spiegare perché, a differenza della Supernova di Tycho, la Nova di Keplero non sia simmetrica; il residuo interagisce infatti con una shell di shock a freccia prodotta dall’interazione del vento stellare del progenitore con il mezzo interstellare. Uno studio del 2020 ha suggerito che il residuo della supernova stesse interagendo con una nebulosa planetaria bipolare prodotta da una o entrambe le stelle progenitrici.

Fatti

La Supernova di Keplero è stata l’ultima supernova galattica visibile ad occhio nudo. Due supernovae più recenti sono state osservate in altre galassie. La S Andromedae (SN 1885A) si è verificata nella Galassia di Andromeda ed è stata vista nel 1885. Raggiunse un picco di magnitudine 6, risultando teoricamente visibile ad occhio nudo. La più recente supernova di tipo II, SN 1987A, si è verificata nella Grande Nube di Magellano (LMC) e brillò a un picco di magnitudine 2,9. Situata nel cielo del sud, era per lo più invisibile agli osservatori nell’emisfero settentrionale. Al suo picco, la Supernova di Keplero era più luminosa di qualsiasi stella nel cielo notturno e poteva essere vista di giorno per oltre tre settimane. Il fenomeno fu registrato da astronomi in Europa, Cina, Corea e nella Penisola Arabica. La SN 1604 fu la seconda supernova a essere vista in una generazione, dopo la Supernova di Tycho (SN 1572) nella costellazione di Cassiopea. Nominata in onore dell’astronomo danese Tycho Brahe, la SN 1572 fu osservata a novembre 1572 e fu anch’essa una supernova di tipo Ia. Entrambe queste supernovae sono tra le otto storicamente registrate visibili senza binocolo. Come uno dei residui tipologici di supernova, la Supernova di Keplero è un obiettivo frequente di studio, fornendo agli scienziati indizi sul progenitore e sui processi che portano alle supernovae di tipo Ia. Al momento della sua scoperta, la Stella di Keplero si trovava nella stessa area del cielo dei pianeti Marte e Giove. Gli astronomi stavano osservando la congiunzione planetaria, che associarono alla Stella di Betlemme. Diversi astronomi e studiosi, tra cui il chirurgo tedesco Wilhelm Fabry, l’astronomo Michael Maestlin e il medico Helisaeus Roeslin, non riferirono di aver visto il residuo. Quando divenne visibile, la supernova apparve a meno di 2 gradi da Giove. Il 9 ottobre, divenne luminosa quanto Marte.

Vista del cielo sud-occidentale da un osservatore situato il 9 ottobre 1604 alle 19:00 CET, in un luogo con latitudine 50°N e longitudine 9°E. In quel giorno, la supernova 1604 fu osservata per la prima volta. Nelle immediate vicinanze si trovavano i pianeti Marte e Giove (contrassegnati con simboli corrispondenti) che erano in congiunzione tra loro nello stesso giorno. A ovest si poteva vedere Saturno (anche questo contrassegnato da un simbolo corrispondente), che Marte superò il 27/09/1604 e Giove il 19/12/1603. Marte aveva magnitudine 0,8 il 9 ottobre 1604, Giove -2,0 e Saturno 0,6. La supernova 1604 potrebbe essere stata luminosa quanto Giove in quel giorno. La mappa stellare include anche l’eclittica e una linea per l’elevazione di 10° sopra l’orizzonte. Credito immagine: Wikimedia Commons/Zonk43 (CC BY-SA 4.0) Il residuo della supernova storica SN 1604 fu scoperto all’Osservatorio di Mount Wilson in California nel 1941. All’epoca, appariva come una debole nebulosa con una magnitudine apparente di 19. Nella edizione di marzo 1943 dell’Astrophysical Journal, l’astronomo tedesco Walter Baade dimostrò senza alcun dubbio che la SN 1604 era una supernova di tipo I basata sulla sua curva di luce. La Supernova di Keplero fu scoperta dallo studioso italiano Lodovico delle Colombe dal nord Italia il 9 ottobre 1604. Delle Colombe pubblicò un discorso sulla sua scoperta (Discorso di Lodovico delle Colombe in cui viene dimostrato che la Stella Nuovamente Apparita in ottobre 1604 non è né una Cometa né una Nuova Stella) nel 1606. Delle Colombe sostenne che la Supernova di Keplero non fosse una nuova stella, ma una stella permanente visibile solo occasionalmente. La sua argomentazione supportò il modello aristotelico (il sistema tolemaico), secondo il quale le stelle erano fisse e immutabili. Johannes Kepler non iniziò a osservare la supernova a causa del maltempo fino al 17 ottobre, sebbene fosse stato avvisato da J. Brunowsky a Praga. All’epoca, Kepler lavorava alla corte imperiale a Praga per l’Imperatore del Sacro Romano Impero Rodolfo II. Monitorò l’oggetto per un intero anno e prese appunti meticolosi, inclusi nel suo libro De Stella Nova. Galileo Galilei, che all’epoca era professore all’Università di Padova, considerò l’oggetto come una nuova stella. Una risposta al discorso di Delle Colombe, deridendo le sue posizioni, fu pubblicata con il titolo Considerazioni di Alimberto Mauri su alcuni passaggi del Discorso di Lodovico delle Colombe. Alimberto Mauri era uno pseudonimo e il lavoro è ampiamente ritenuto essere stato scritto da Galileo. Galileo trovò che la supernova non mostrava parallasse e concluse che si trovasse oltre la Luna. Propose che fosse probabilmente composta da materiale aere inquinato dalla Terra, illuminata dalla luce solare riflessa, non dissimile dalle comete aristoteliche. A differenza delle comete, tuttavia, poteva elevarsi oltre la Luna. In risposta, Delle Colombe pubblicò Risposte piacevoli e curiose nel 1608, in cui attaccava le idee di Copernico associandole a Galilei.

Le tre Grandi Osservatorie della NASA — il Telescopio Spaziale Hubble, il Telescopio Spaziale Spitzer e l’Osservatorio a Raggi X Chandra — hanno unito le forze per indagare i resti in espansione di una supernova, chiamata residuo della supernova di Keplero, osservata per la prima volta 400 anni fa da astronomi tra cui il famoso Johannes Kepler. L’immagine combinata rivela un manto a forma di bolla di gas e polvere largo 14 anni luce e in espansione a 4 milioni di miglia all’ora (2.000 chilometri al secondo). Le osservazioni di ciascun telescopio mettono in evidenza tratti distintivi del residuo della supernova, un involucro in rapida espansione di materiale ricco di ferro proveniente dalla stella progenitrice, circondato da un’onda d’urto in espansione che raccoglie gas e polvere interstellari. Ogni colore in questa immagine rappresenta una diversa regione dello spettro elettromagnetico, dai raggi X alla luce infrarossa. Questi colori diversi sono mostrati nel pannello di fotografie sotto l’immagine composita. I dati a raggi X e infrarossi non possono essere visti ad occhio nudo. Codificando i colori di tali dati e combinandoli con la vista in luce visibile di Hubble, gli astronomi stanno presentando un quadro più completo del residuo della supernova. Credito immagine: NASA/ESA/R. Sankrit e W. Blair (Università Johns Hopkins)

Localizzazione

La Supernova di Keplero si trova nella parte meridionale dell’Ofiuco, a circa due quinti dal punto Sabik a Alnasl, la stella che segna il beccuccio della Teiera nella costellazione del Sagittario. Il residuo appare nella stessa area del cielo dell’ammasso globulare brillante Messier 9. Antares e le chele dello Scorpione possono essere utilizzate per orientarsi.

Localizzazione della Supernova di Keplero, immagine: Stellarium