Accelerazione di raggi cosmici nei resti di supernova in fase post-adiabatica. L’articolo: “On the acceleration of cosmic rays at the post-adiabatic shocks of supernova remnants” di O. Petruk (INAF-OAPA) pubblicato su A&A
I resti di supernova sono formidabili acceleratori di particelle, con un’efficienza che cambia durante la loro evoluzione
I resti di supernova sono nebulose in rapida espansione prodotte dalle esplosioni di supernova. Si tratta di oggetti di grande interesse scientifico, sia perché forniscono informazioni cruciali sui complessi processi fisici in atto durante l’esplosione, sia perché sono luoghi interessati da fenomeni ad altissima energia (tipicamente osservati ai raggi X) che avvengono su scale spaziali molto grandi, dell’ordine di alcuni anni luce. Tra questi fenomeni, è particolarmente importante capire come e con quale efficienza i resti di supernova siano in grado di accelerare particelle fino a energie relativistiche, producendo raggi cosmici.
L’evoluzione dei resti di supernova è il risultato di complesse interazioni tra i frammenti stellari espulsi dall’esplosione a migliaia di km/s, le onde d’urto generate dalla supernova e il mezzo circum- e interstellare. Seguendo l’evoluzione di alcune proprietà fisiche dei resti, si possono distinguere due diverse fasi principali: l’era adiabatica, che va dall’esplosione fino al momento in cui l’evoluzione energetica del resto è dominata dalla dinamica delle varie componenti, seguita dall’era radiativa, durante la quale le perdite di energia sono dominate dalla radiazione emessa, fase che prosegue fino alla completa dispersione del resto di supernova.
Il team di ricercatori guidato dall’astrofisico O. Petruk (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo e National Academy of Sciences of Ukraine) ha analizzato la fase intermedia tra le due “ere” evolutive, denominata fase post-adiabatica. Secondo lo studio, durante questa fase la struttura interna dei resti di supernova attraversa cambiamenti significativi, soprattutto nelle regioni recentemente colpite e compresse dalle onde d’urto. Tra le conseguenze di tali mutamenti vi sono una maggiore compressibilità del plasma e un più efficace trasferimento di energia tra il campo magnetico del resto di supernova e le particelle. Di conseguenza, durante questa fase, i resti di supernova producono raggi cosmici con energie ancora più elevate.
Questi cambiamenti possono essere osservati nella banda radio, ovvero la radiazione emessa dalle particelle ad altissima energia. Gli autori hanno infatti dimostrato la validità del loro studio analizzando la correlazione tra l’emissione in banda radio e la densità del mezzo nel resto di supernova Kes 73, situato a una distanza di 19000-32000 anni luce da noi, con un’età stimata tra i 500 e i 2000 anni.
Lo studio è descritto nell’articolo: “On the acceleration of cosmic rays at the post-adiabatic shocks of supernova remnants“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra un’immagine multi-banda di Kes 73: ai raggi X in blu, banda ottica in grigio, infrarosso in arancione e radio in rosso.
