The Ultraviolet View of Supernovae

Lo studio dell'emissione nella banda Ultravioletta di una Supernova permette di ottenere preziose informazioni circa l'evento stesso: essa e' molto sensibile alla metallicita' dell'ejecta della SN; fornisce indicazioni sulla struttura del progenitore e su come esso sia esploso; fotoni UV sono prodotti durante l'interazione con il materiale circumstellare presente attorno alla SN, rivelando la struttura dell'ambiente circostante e quindi le fasi evolutive del progenitore precedenti all'esplosione. Per queste ragioni, la Tesi e' principalmente indirizzata allo studio delle proprieta' UV delle SNe. In particolare, essa e' focalizzata sull'analisi delle nuove osservazioni ottenute con i satelliti Swift e GALEX, migliorando l'attuale scarsa conoscenza delle proprieta' dei diversi tipi di SNe in questo specifico intervallo di lunghezze d'onda. Considerando che le imminenti surveys di SNe ad alto redshift saranno condotte utilizzando le bande ottiche e infrarosse, che campionano in realta' l'emissione UV della SN nel suo sistema a riposo, la comprensione dell'evoluzione spettrale nell'UV delle SN locali e' essenziale per interpretare correttamente i risultati delle stesse surveys. Nonostante l'ampio interesse, tutt'oggi il campione di SNe osservate spettroscopicamente nell'UV e' ancora molto ristretto. Dopo una panoramica generale sulla comprensione attuale del fenomeno SN e delle loro emissioni nell'UV, presenteremo per la prima volta l'intero dataset di osservazioni spettroscopiche di SNe, ottenuto con Swift duranti i primi due anni di attivita' (2005-2006). Il campione di SNe conta 9 oggetti, di cui 6 SNe Tipo Ia (SNe 2005am, 2005cf, 2005df, 2005ke, 2005hk e 2006X), 2 Tipo II (SNe 2005cs e 2006bp) e 1 Tipo Ib/c (SN 2006jc), per un totale di 31 spettri ottenuti con il grism UV e 22 con quello V. Il basso rapporto segnale-rumore che caratterizza i dati e' stato migliorato grazie all'applicazione di una tecnica di estrazione ottimizzata e il problema dello spostamento del punto zero della calibrazione in lunghezza d'onda risolto con il confronto con gli spettri quasi-simultanei ottenuti da telescopi terrestri. Un importante passo verso la caratterizzazione delle SNe nell'UV e' stato compiuto con questo lavoro. Infatti, con SN 2005cf, presentiamo il miglior follow-up UV finora ottenuto per una SN Ia, con 7 spettri UV presi durante le fasi precedenti al massimo, migliorando la precedente gia' eccezionale performance di IUE. In generale, gli spettri UV delle SNe Ia, formati principalmente dal processo di reverse fluorescence negli ioni dei metalli presenti negli strati piu' esterni dell'ejecta, presentano principalmente due assorbimenti larghi a circa 3050 A e 3250 A [dovuti alle righe del Fe, Co, Cr e Ti, Kirshner92A, sauer08]. Un confronto fra gli spettri Swift di SNe Ia e quelli presenti in letteratura delle SNe 1992A e 1990N mostra che le SNe Ia con propriet\`a simili nell'ottico possono differire nell'UV. SN 2006jc, l'unica SN Ib/c del nostro campione spettroscopico, presenta due forti emissioni, rare nelle fasi iniziali, a ~2800-3000 A, che possono essere interpretate come il segno dell'interazione fra l'ejecta della SN e il gas originariamente espulso dalla stella progenitrice. Gli spettri UV di entrambe le SNe IIP, SN 2005cs e SN 2006bp, sono modellati dal "blend" delle righe dei metalli ionizzati (come FeII e NiII) e del MgII, producendo un effetto di "line blanketing" che aumenta con l'abbassarsi della temperatura. Dal confronto delle osservazioni di SNe ottenute con Swift durante i suoi primi due anni e quelle dei 15 anni di attivita' di IUE, l'elevato numero di spettri UV gia' ottenuto con Swift si evidenzia, come anche la sua grande flessibilita' e il suo rapido tempo di risposta che permettono l'avvio della campagna osservativa immediatamente dopo la scoperta ed un'elevata frequenza di osservazioni dello stesso target. Nella seconda parte della Tesi, l'analisi e' focalizzata sull'interessante SN 2005ay, una SN Tipo II esplosa in NGC 3938, appartenente alla sottoclasse delle II Plateau. SN 2005ay e' stato il primo target osservato all'interno di un vasto progetto di osservazione di CC SNe in un ampio intervallo spettrale. Presenteremo e analizzeremo gli spettri UV di SN 2005ay ottenuti con GALEX (a 4 epoche spettroscopiche), insieme all'enorme dataset spettroscopico e fotometrico (126 notti di fotometria e 20 spettri ottici) collezionato nell'ottico e vicino infrarosso presso 11 diversi telescopi. L'estensione in lunghezza d'onda del campionamento e il dettagliato follow-up temporale fa di SN 2005ay una delle SNe con la miglior copertura mai ottenuta (seconda solo a SN 1987A). Per questa ragione, SN 2005ay diventera' un "golden template" per le SNe di Tipo II, specialmente per le Tipo IIP.\\ Con questa Tesi, abbiamo contribuito all'aumento del campione di SNe IIP osservate nell'UV. Infatti, nonostante rappresentino la frazione maggiore di SN Tipo II, solemente due sono gli oggetti in letteratura osservati nell'UV: SN 1999em e SN 1987A. Considerando la peculiarita' di quest'ultima, in pratica aggiungendo SNe 2005ay e 2005cs al campione abbiamo triplicato il numero di SN IIP tipiche con dati UV di buona qualita'. Lo studio comparativo delle SNe IIP nell'UV ha rivelato una notevole somiglianza fra gli oggetti di questa classe, che, se confermata dall'osservazione futura di ulteriori SN IIP, potrebbe confermare l'attendibilita' di queste SNe come indicatori di distanza. In conclusione, come contributo finale di questa Tesi, abbiamo confrontato la distribuzione spettrale di energia (nell'intervallo 2000-10,000 A) dei principali tipi di SNe, discutendo l'importanza che la grande differenza di emissione nell'UV fra SNe Ia e CC puo' avere nel futuro possibile uso della sola fotometria come strumento attendibile per la classifizione delle SNe a redshift molto alti.