Quattro osservazioni ai raggi X del nodo oggetto dello studio guidato da Roberta Giuffrida. Nel pannello in alto a sinistra è mostrata un’osservazione del satellite Chandra realizzata nel 2003, con la linea bianca a indicare la direzione del resto di supernova. Nel pannello in alto a destra, invece, è mostrata un’immagine Chandra del 2012, con evidenziata la posizione del 2003. Nei pannelli in basso sono mostrate le osservazioni ottenute dal satellite Xmm/Newton nel 2004 e nel 2010. Crediti: R. Giuffrida et al., A&A, 2024
I resti di supernova, ovvero le nebulose in rapida espansione create dalle esplosioni di supernova, possono costituire intense sorgenti di radiazione ad alta energia, in particolare raggi X. Tale radiazione può manifestarsi in due forme: termica e non termica. La radiazione termica deriva da materiale denso ed è strettamente correlata alla temperatura del materiale. Per emettere radiazione termica ai raggi X, il materiale deve raggiungere temperature dell’ordine dei milioni di gradi. L’emissione non termica, al contrario, è il risultato di processi fisici che coinvolgono particelle ad altissima energia, o causata da transizioni atomiche in atomi altamente ionizzati.
Un meccanismo alternativo per la generazione di emissione non termica di raggi X nei resti delle supernove è associato al movimento ad altissima velocità all’interno del denso mezzo interstellare dei frammenti stellari espulsi durante la supernova. Tali frammenti possono infatti generare un’onda d’urto capace di accelerare particelle a energie elevate. Queste particelle, a loro volta, possono ionizzare gli atomi presenti nel frammento, dando luogo all’emissione di raggi X.
Diversi resti di supernova sono stati oggetto di studio nel corso degli anni, incluse alcune ricerche guidate da astronomi dell’Inaf di Palermo, allo scopo di analizzarne l’emissione non termica di raggi X. Tra questi spicca sicuramente Sn 1006. Si tratta di un resto di supernova di tipo Ia, ossia la cui progenitrice era una nana bianca in un sistema binario. Sn 1006 è un resto giovane (la supernova da cui si è formato è avvenuta nel 1006) che occupa una posizione peculiare, trovandosi a soli 7200 anni luce da noi e a una distanza di circa 1800 anni luce dal piano galattico. Nel caso di Sn 1006, l’emissione di raggi X non termica è concentrata in due lobi che si trovano in due posizioni, speculari rispetto al centro del residuo di supernova, dove l’onda d’urto accelera elettroni in maniera più efficiente.
Roberta Giuffrida, ricercatrice all’Università di Palermo e all’Inaf – Osservatorio astronomico di Palermo, prima autrice dello studio su Sn 1006 pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Crediti: Inaf
Date le sue caratteristiche peculiari, non sorprende che Sn 1006 sia stato oggetto di osservazioni da parte dei più importanti osservatori ai raggi X a nostra disposizione. Osservazioni come quelle – ottenute dai satelliti Chandra e NuStar della Nasa e da Xmm/Newton dell’Esa – recentemente analizzate da un team di ricercatori guidato dall’astrofisica Roberta Giuffrida (Università di Palermo e Inaf) al fine di comprendere l’origine dell’emissione non termica di raggi X in Sn 1006. In particolare, il loro studio – in uscita su Astronomy & Astrophysics – ha focalizzato l’attenzione su una regione luminosa e compatta nelle immagini ai raggi X, e visibile anche nell’infrarosso, situata a sud-ovest e distante circa sei anni luce dall’onda d’urto del resto di supernova. L’analisi delle immagini ai raggi X ha permesso di identificare un’intensa emissione dovuta ad atomi di neon, silicio e ferro altamente ionizzati. Tale emissione non termica non è compatibile con quella prodotta da particelle relativistiche, che, fuggite dallo shock, diffondono nella nube con cui il resto di supernova sta interagendo, bensì da un frammento della stella esplosa, con una massa totale di circa un millesimo della massa solare, che si sposta a velocità estremamente elevate (migliaia di km/s) all’interno della nube.
«I resti di supernova sono il prodotto finale di esplosioni stellari come supernove. L’emissione in banda X di Sn 1006 è stata largamente di studiata», ricorda Giuffrida, «e ha permesso di identificare la sua emissione termica dovuta all’espansione dei frammenti stellari, e la sua emissione non termica localizzata nei suoi lobi a nord-est e sud-ovest. Nonostante Sn 1006 stia evolvendo in un mezzo tenue e uniforme, nei suoi lobi a nord-ovest e sud-ovest interagisce con una nube atomica. L’emissione X di resti di supernova interagenti con nubi interstellari è interessante per lo studio di emissione non termica. Le righe di emissione in questi sistemi possono essere prodotte da raggi cosmici a bassa energia interagenti con la nube o frammenti della stella esplosa che viaggiano ad altissima velocità all’interno della nube. L’analisi combinata di tre telescopi X, un telescopio infrarosso e il confronto con modelli teorici ha permesso l’identificazione di un frammento stellare ricco di ferro che si è spinto ben oltre l’onda d’urto prodotta dall’esplosione. La scoperta di questo frammento stellare è importante per lo studio della natura dell’esplosione di supernove di tipo Ia, come Sn 1006».
L’emissione non termica ai raggi X da frammenti ad alta velocità è stata precedentemente osservata in altri resti di supernova, come Ic 443, ma questa rappresenta la prima volta in cui tale emissione è osservata provenire da frammenti ricchi di ferro, silicio e neon in supernove di tipo Ia.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Indication of a fast ejecta fragment in the atomic cloud interacting with the southwestern limb of SN 1006”, di R. Giuffrida, M. Miceli, S. Ravikularaman, V. H. M. Phan, S. Gabici, P. Mertsch, S. Orlando e F. Bocchino