Questa immagine evidenzia diverse caratteristiche interessanti del resto di supernova Cassiopea A visto con gli strumenti NirCam (Near-Infrared Camera) e Miri (Mid-infrared instrument) di Webb. Un esempio è la “eco di luce” (dettaglio 6) che avviene quando la luce proveniente dall’esplosione di una stella avvenuta molto tempo fa ha raggiunto e sta riscaldando la polvere lontana, che brilla mentre si raffredda. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, D. Milisavljevic
L’astronomia, si sa, è tutta una questione di luce. Occorre rilevarne anche la più piccola quantità, filtrarla e dividerla nelle sue diverse lunghezze d’onda, per svelare le strutture che compongono gli oggetti più sorprendenti dell’universo.
In questo, l’era del telescopio spaziale James Webb si sta dimostrando particolarmente utile, come rivelano le nuove immagini di Cassiopea A mostrate oggi, in anteprima, durante una conferenza stampa della American Astronomical Society (Aas). Il resto di supernova è uno degli oggetti più studiati dell’universo, da quando la luce della sua esplosione giunse per la prima volta sulla Terra, poco più di tre secoli fa. Già Hubble, Spitzer e Chandra avevano osservato e studiato Cas A, rivelando le sue intricate caratteristiche. E proprio combinando i dati di Chandra con il potente occhio di Webb sono stati osservati nuovi dettagli che rivelano dati scientifici, colori, forme e strutture fino ad ora solo teorizzate. A presentarli alla conferenza stampa, Danny Milisavljevic della Purdue University (Stati Uniti), principal investigator della ricerca condotta insieme a un team internazionale che vede anche la partecipazione di Salvatore Orlando dell’Inaf di Palermo.
Le nuove immagini potrebbero aver risolto il mistero che ruota attorno all’origine di una bizzarra struttura trovata tra i detriti della stella esplosa, nota ai ricercatori come Green Monster (Mostro verde) per la sua somiglianza al muro verde del campo da baseball di Fenway Park.
Come avere tra le mani un binocolo e volere individuare tutti i motivi che colorano le ali di una farfalla, così la combinazione dei dati di Webb e Chandra ha permesso un censimento più completo del materiale stellare espulso a seguito della supernova. Chandra ha osservato nei raggi X i detriti della stella riscaldati a decine di milioni di gradi dalle onde d’urto (shock) generate a seguito dell’esplosione, simili ai boom sonici di un aereo supersonico. Le immagini a risoluzione più elevata di Webb, in più lunghezze d’onda (in particolare nell’infrarosso) hanno permesso agli astronomi di osservare i frammenti della stella che non sono stati ancora influenzati da questi shock – definiti frammenti “pristine” (originari, incontaminati) – e che potrebbero riflettere gli effetti di processi fisici avvenuti al tempo dell’esplosione. Gran parte di questo materiale si trova nascosto dietro al “mostro verde”, offrendo uno sguardo più chiaro sulle complessità della struttura di Cas A.
«Grazie alla risoluzione avanzata della NirCam, possiamo ora osservare in dettaglio la completa frammentazione della stella morente durante la sua esplosione», dice Milisavljevic a Media Inaf. «Questo ci permetterà di svelare aspetti completamente nuovi dei frammenti della stella esplosa e della struttura del suo ambiente circumstellare. Un passo avanti straordinario, poiché dopo anni di approfonditi studi su Cas A siamo finalmente in grado di risolvere dettagli che offrono una visione trasformativa sulle dinamiche esplosive di questa stella e sulle fasi finali della sua evoluzione»
Un lavoro interdisciplinare che unisce fisica, astronomia, calcolo numerico, scienza dei dati e computer grafica, spiega Orlando. «Queste osservazioni», sottolinea l’astronomo dell’Inaf di Palermo, «sono fondamentali anche per la validazione dei modelli di esplosione delle supernove e nel fornire informazioni cruciali sulle fasi finali di evoluzione della stella progenitrice. È straordinario pensare che, grazie al confronto tra tali osservazioni e i nostri modelli, saremo in grado di identificare, circa 350 anni dopo l’esplosione, i processi fisici che hanno avuto luogo nei momenti immediatamente successivi al collasso del nucleo stellare».
La figura illustra il modo in cui si forma la struttura del “Green Monster” osservato da Webb, grazie a un sofisticato modello idrodinamico tridimensionale che descrive l’interazione dinamica tra Cas A e un guscio di materiale circumstellare. Crediti: D.Milisavljevic, S.Orlando (Inaf), A. Wongwathanarat (Mpa), H.T. Janka (Mpa)
Identificato per la prima volta nei dati infrarossi della camera Miri di Webb nel 2023, il Green Monster si presenta come un anello di luce verde che appare nella cavità interna di Cas A, invisibile nell’immagine della NirCam. La presenza di queste strutture erano già state previste nel 2022 in un modello teorico realizzato da un team guidato dallo stesso Orlando e ora confermate. «La struttura del Green Monster potrebbe svelare l’interazione recente tra Cas A e un denso guscio del mezzo circumstellare, residuo di un’eruzione di massa dalla stella progenitrice avvenuta nei millenni precedenti la supernova, come già previsto dal nostro modello», spiega lo scienziato. «I buchi e gli anelli testimoniano frammenti di materiale stellare che hanno perforato il guscio, dando vita a questa affascinante configurazione».
I dati e le immagini di Cassiopea A, rivelate da Webb, hanno avuto una grande risonanza mediatica, soprattutto negli Stati Uniti, dove persino la first lady Jill Biden ha presentato le osservazioni del resto di supernova, utilizzate nel primo calendario dell’avvento 2023 della Casa Bianca, lo scorso dicembre.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters, l’articolo “A JWST Survey of the Supernova Remnant Cassiopeia A” di Dan Milisavljevic, Tea Temim, Ilse De Looze, Danielle Dickinson, J. Martin Laming, Robert Fesen, John C. Raymond, Richard G. Arendt, Jacco Vink, Bettina Posselt, George G. Pavlov, Ori D. Fox, Ethan Pinarski, Bhagya Subrayan, Judy Schmidt, William P. Blair, Armin Rest, Daniel Patnaude, Bon-Chul Koo, Jeonghee Rho, Salvatore Orlando, Hans-Thomas Janka, Moira Andrews, Michael J. Barlow, Adam Burrows, Roger Chevalier, Geoffrey Clayton, Claes Fransson, Christopher Fryer, Haley L. Gomez, Florian Kirchschlager, Jae-Joon Lee, Mikako Matsuura, Maria Niculescu-Duvaz, Justin D. R. Pierel, Paul P. Plucinsky, Felix D. Priestley, Aravind P. Ravi, Nina S. Sartorio, Franziska Schmidt, Melissa Shahbandeh, Patrick Slane, Nathan Smith, Kathryn Weil, Roger Wesson e J. Craig Wheeler
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