Rappresentazione artistica del resto di supernova Pa 30, ciò che resta di un’esplosione di supernova osservata dalla Terra nell’anno 1181. Insoliti filamenti di zolfo sporgono oltre un guscio polveroso di materiale espulso. I resti della stella originale che è esplosa, ora una stella calda e gonfia che potrebbe raffreddarsi fino a diventare una nana bianca, sono visibili al centro del resto. Il Keck Cosmic Web Imager dell’Osservatorio W.M. Keck alle Hawaii ha mappato gli strani filamenti in 3D e mostrato che si stanno muovendo verso l’esterno a circa 1.000 chilometri al secondo. Crediti: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko
Nel 1181, per sei mesi una nuova stella brillò nella costellazione di Cassiopea, per poi scomparire. Questo evento, all’epoca registrato come guest star da osservatori cinesi e giapponesi, ha lasciato perplessi gli astronomi per secoli. Si tratta di una delle poche supernove documentate prima dell’invenzione dei telescopi, ed è rimasta “orfana” a lungo, ossia nessuno degli oggetti celesti visibili ai giorni nostri sembrava poterle essere associato. Fino al 2021, quando il mistero è stato risolto e il resto di supernova associato è stato rintracciato nella nebulosa Pa 30, trovata nel 2013 dall’astronoma amatoriale Dana Patchick esaminando un archivio di immagini del telescopio Wise nell’ambito di un progetto di citizen scientist. Oggi questa supernova è nota come supernova Sn 1181.
Ma questa nebulosa non è un tipico resto di supernova. Infatti, nel suo centro è sopravvissuta una “stella zombie”: un resto all’interno del resto. Si pensa che la supernova 1181 si sia verificata allorché un’esplosione termonucleare è stata innescata su una nana bianca. In genere, in questo tipo di esplosioni – chiamate supernove di tipo Iax – la nana bianca viene completamente distrutta, ma in questo caso una parte della stella è sopravvissuta, lasciandosi dietro una sorta di stella zombie. Ancora più intrigante è il fatto che da questa stella zombie si siano sprigionati strani filamenti, simili ai petali del fiore conosciuto come dente di leone. Ora, Ilaria Caiazzo dell’Ista e Tim Cunningham della Nasa hanno ottenuto una visione ravvicinata senza precedenti di questi strani filamenti.
Il team di Cunningham e Caiazzo ha potuto studiare in dettaglio questo strano resto di supernova grazie al Keck Cosmic Web Imager (Kcwi) del Caltech. Il Kcwi è uno spettrografo situato a 4mila metri di altezza presso l’Osservatorio W. M. Keck alle Hawaii, vicino alla cima del vulcano Mauna Kea, la vetta più alta delle Hawaii.
L’astrofisica Ilaria Caiazzo dell’Ista. Crediti: Ista
Come indica il suo nome, Kcwi è stato progettato per rilevare alcune delle sorgenti più deboli e oscure dell’universo, conosciute come ragnatela cosmica, o cosmic web. Inoltre, Kcwi è così sensibile e progettato in modo così intelligente che può catturare informazioni spettrali per ogni pixel di un’immagine. Può anche misurare il movimento della materia in un’esplosione stellare, creando qualcosa di simile a un filmato 3D di una supernova. Il Kcwi lo fa esaminando il modo in cui la lunghezza d’onda della luce si sposta mentre si avvicina o si allontana da noi, un processo fisico simile al familiare spostamento Doppler a cui siamo abituati quando passa un’ambulanza.
Così, invece di vedere solo la tipica immagine statica di uno spettacolo pirotecnico comune alle osservazioni delle supernove, i ricercatori hanno potuto creare una mappa 3D dettagliata della nebulosa e dei suoi strani filamenti. Inoltre, hanno potuto dimostrare che il materiale dei filamenti viaggiava a circa mille chilometri al secondo. «Questo significa che il materiale espulso non è stato rallentato o accelerato dopo l’esplosione», spiega Cunningham. «Quindi, grazie alle velocità misurate, guardando indietro nel tempo abbiamo potuto localizzare l’esplosione quasi esattamente nell’anno 1181».
Oltre ai filamenti a forma di dente di leone e alla loro espansione “balistica”, la forma complessiva della supernova è molto insolita. Il team ha potuto dimostrare che il materiale eiettato – quello all’interno dei filamenti che viene espulso dal luogo dell’esplosione – è insolitamente asimmetrico. Ciò suggerisce che l’asimmetria deriva dall’esplosione iniziale stessa. Inoltre, i filamenti sembrano avere un bordo interno netto, mostrando un “vuoto” interno che circonda la stella zombie.
«La nostra prima caratterizzazione dettagliata in 3D della velocità e della struttura spaziale di un resto di supernova ci dice molto su un evento cosmico unico, che i nostri antenati hanno osservato secoli fa. Ma solleva anche nuove domande e pone nuove sfide agli astronomi», conclude Caiazzo.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Expansion properties of the young supernova type Iax remnant Pa 30 revealed” di Tim Cunningham, Ilaria Caiazzo, Nikolaus Z. Prusinski, James Fuller, John C. Raymond, S. R. Kulkarni, James D. Neill, Paul Duffell, Chris Martin, Odette Toloza, David Charbonneau, Scott J. Kenyon, Zeren Lin, Mateusz Matuszewski, Rosalie McGurk, Abigail Polin e Philippe Z. Yao