Il Fronte d’Urto di una Stella Esplosa

Il Fronte d’Urto di una Stella Esplosa

Un team internazionale di scienziati ha studiato il famoso resto di supernova SN1987A tramite osservazioni e simulazioni a computer, per misurare la temperatura del gas circostante la stella esplosa, riscaldato dall’onda d’urto della deflagrazione cosmica. I risultati, pubblicati su Nature Astronomy, forniscono informazioni importanti sui processi fisici alla base della morte delle stelle massicce.

Il team ha analizzato dati del resto SN1987A tramite l’osservatorio a raggi X Chandra e ha creato un modello per descrivere la supernova, confermando che la temperatura degli atomi più pesanti, non ancora presi in esame da altri studi, è in relazione al loro peso atomico. “Le esplosioni di supernova e i loro resti forniscono laboratori cosmici che ci permettono di esplorare la fisica in condizioni estreme non replicabili sulla Terra”, spiega David Burrows della Penn State University, tra gli autori dello studio. “Abbiamo realizzato osservazioni regolari del resto di supernova SN1987A utilizzando Chandra, sin da poco tempo dopo il suo lancio nel 1999, e abbiamo utilizzato simulazioni per rispondere a questioni di lunga data sulle onde d’urto”. La morte esplosiva di stelle massicce come SN1987A spedisce verso l’esterno materiale a velocità fino a un decimo della velocità della luce, creando onde d’urto nel gas interstellare circostante.

Al centro dell’immagine il resto di supernova SN 1987A ripreso dal telscopio Hubble Image Credit: ESA/Hubble, NASA

I ricercatori erano particolarmente interessati al fronte di shock, la brusca regione di transizione tra l’esplosione supersonica e il gas in movimento relativamente lento che circonda la stella. Il fronte di shock è in grado di riscaldare questo gas freddo a milioni di gradi, temperature sufficientemente elevate da emettere radiazione X rilevabile dalla Terra. “Il fronte d’urto è stato studiato accuratamente nell’atmosfera terrestre, dove avviene su regioni ristrette. Ma nello spazio le transizioni sono graduali e possono non incidere sugli atomi di tutti gli elementi allo stesso modo”, spiega Burrows. Il team, guidato da Marco Miceli e Salvatore Orlando dell’Università di Palermo, ha misurato le temperature di vari elementi nei pressi del fronte d’urto. Si riteneva che tali temperature fossero proporzionali al peso atomico degli elementi, ma si erano sinora rivelate difficili da misurare con accuratezza.

SN1987A, localizzato nella Grande Nube di Magellano, è stata la prima supernova visibile a occhio nudo sin dalla supernova osservata da Keplero nel 1604. La luce derivante dalla morte stellare raggiunse la Terra il 23 Febbraio 1987, e da allora il resto è stato osservato in molteplici lunghezza d’onda. I ricercatori hanno utilizzato queste osservazioni per costruire un modello in grado di descrivere la supernova, utilizzando simulazioni numeriche tridimensionali per incorporare l’evoluzione della supernova, dal suo apparire ad oggi. Il confronto tra le osservazioni nei raggi X e il modello ha permesso agli scienziati di misurare le temperature di vari elementi con un’ampia gamma di pesi atomici, e di confermare la relazione che prevede la temperatura raggiunta da ogni tipo di atomo nel gas interstellare. “Ora possiamo misurare accuratamente le temperature di elementi pesanti come silicio e ferro, e abbiamo dimostrato che seguono la correlazione secondo cui la temperatura di ogni elemento è proporzionale al peso atomico di quell’elemento”, conclude Burrows. “Questo risultato segna un importante traguardo nella comprensione delle onde d’urto astrofisiche e incrementa le nostre informazioni sui processi in gioco”.
[ Barbara ]

Nell’immagine impressione artistica del resto di supernova SN 1987A
Image credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / Alexandra Angelich, NRAO / AUI / NSF

http://science.psu.edu/news-and-events/2019-news/Burrows1-2019