Questa nuova immagine del resto di supernova Sn 1006 combina i dati di Ixpe e Chandra. Gli elementi in rosso, verde e blu riflettono rispettivamente i raggi X a bassa, media e alta energia, come rilevati da Chandra. I dati Ixpe, che misurano la polarizzazione della luce dei raggi X, sono mostrati in viola nell’angolo in alto a sinistra, con l’aggiunta di linee che rappresentano il movimento verso l’esterno del campo magnetico del residuo. Crediti: Nasa/Cxc/Sao(Chandra); Msfc/Nanjing University/P. Zhou
Situata a più di seimila anni luce dalla Terra nella costellazione del Lupo, Sn 1006 è ciò che rimane dell’esplosione catastrofica di una nana bianca – esplosione avvenuta dopo aver acquisito massa da una stella compagna o essersi fusa con un’altra nana bianca – osservata nella primavera del 1006 d.C. in Cina, Giappone, Europa e nel mondo arabo. La sua luce fu visibile a occhio nudo per almeno tre anni e gli astronomi moderni lo considerano ancora oggi l’evento stellare più luminoso mai registrato nella storia.
Le moderne osservazioni di Sn 1006, ottenute con Ixpe (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), hanno identificato e analizzato la strana doppia struttura del suo resto, che appare molto diversa dalla morfologia sferica di altre supernove – come Cassiopea A e Sn 1572 (la supernova di Thyco). La sua struttura, infatti, presenta anche dei bordi luminosi identificabili nelle bande dei raggi X e dei raggi gamma. Lo studio, guidato da Ping Zhou, ricercatrice del Nanjing University, in Cina, e pubblicato su The Astrophysical Journal, vede una grande partecipazione da parte di ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica, tra cui Riccardo Ferrazzoli dell’Inaf di Roma. «Il contributo dell’Inaf», dice Ferrazzoli a questo proposito, «è stato fondamentale sia nella realizzazione dello strumento a bordo di Ixpe, il Gas Pixel Detector, assieme all’Infn di Pisa, che nell’analisi scientifica e interpretazione dei dati».
I dati prodotti dalla sonda Ixpe sono riusciti a mappare con maggiore dettaglio e precisione le strutture del campo magnetico dei resti di supernova a energie più elevate per comprendere meglio i processi che guidano l’accelerazione delle particelle a seguito dell’esplosione stellare. «Grazie alle sue capacità uniche di realizzare immagini della polarizzazione», spiega Ferrazzoli, «Ixpe ci ha consentito di studiare i meccanismi che portano all’accelerazione dei raggi cosmici in questi affascinanti oggetti celesti. Inoltre, Sn 1006 ci appare particolarmente estesa, sicché abbiamo potuto focalizzare l’osservazione su una singola regione particolarmente luminosa nei raggi X».
Ping Zhou (sx), prima autrice dello studio, astrofisica alla Nanjing University (Jiangsu, Cina) e Riccardo Ferrazzoli, coautore dello studio, ricercatore all’Inaf di Roma. Crediti: Nanjing University, Inaf
I risultati ottenuti sembrano dimostrare una connessione tra i campi magnetici e il flusso di particelle ad alta energia dei resti di supernova. «I campi magnetici sono estremamente difficili da misurare, ma Ixpe ci fornisce un modo efficiente per esplorarli», dice Zhou, prima autrice dello studio. «Ora possiamo vedere che i campi magnetici di Sn 1006 sono turbolenti, ma presentano anche una direzione organizzata».
Precedenti osservazioni nei raggi X di Sn 1006, come spiega l’articolo di Zhou e colleghi, hanno offerto la prova che i resti di supernova possono accelerare radicalmente gli elettroni, contribuendo a identificare le nebulose in rapida espansione attorno alle stelle esplose come luogo di nascita di raggi cosmici altamente energetici, che possono viaggiare quasi alla velocità della luce. Gli scienziati hanno ipotizzato che la struttura unica di Sn 1006 sia legata all’orientamento del suo campo magnetico, teorizzando che le onde d’urto della supernova, a nord-est e sud-ovest, si muovano in direzione allineata con il campo magnetico, che accelera in modo più efficiente le particelle ad alta energia.
Quando l’onda d’urto dell’esplosione di supernova attraversa il gas circostante, i campi magnetici si dispongono allineandosi con il movimento dell’onda d’urto. Le particelle cariche vengono intrappolate dai campi magnetici attorno alla fonte dell’esplosione dove ricevono un’accelerazione. Le particelle ad alta energia accelerate, a loro volta, trasferiscono energia ai campi magnetici mantenendoli forti e turbolenti.
Fin dal lancio avvenuto nel dicembre 2021, Ixpe, prima di Sn 1006, aveva già osservato anche i resti di supernova Cassiopea A e Sn 1572, fornendo agli scienziati dati per la comprensione delle dinamiche fisiche all’origine e nei processi dei campi magnetici che circondano questi fenomeni. «Sn1006 è stata il terzo resto di supernova osservato da Ixpe», conclude Ferrazzoli «ma, a differenza dei precedenti, questo si caratterizza per una peculiare struttura “bilaterale” dovuta alle caratteristiche particolari dell’interazione dell’onda d’urto con il campo magnetico della materia interstellare». Secondo gli astronomi, Sn 1006 risulterebbe più polarizzata rispetto agli altri due resti di supernova, ma tutti e tre mostrano campi magnetici orientati in modo tale da puntare verso l’esterno dal centro dell’esplosione.
I ricercatori continueranno a esplorare i dati rilevati da Ixpe per comprendere i meccanismi che animano le supernove e i loro resti, così carichi di particelle fondamentali per lo sviluppo e l’evoluzione dell’universo che conosciamo.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Magnetic Structures and Turbulence in SN 1006 Revealed with Imaging X-Ray Polarimetry” di Ping Zhou, Dmitry Prokhorov, Riccardo Ferrazzoli, et al.