Aprile 2017 la ricerca in evidenza: lo studio dei resti di supernovae

di Mario Giuseppe Guarcello    ( segui @mguarce)

 

 

In vari racconti per bambini le stelle sono descritte o paragonate ad esseri viventi. Una visione certamente romantica e poco scientifica, che pero’ potrebbe celare qualche verita’. Le stelle hanno infatti un loro ciclo vitale, un po’ come gli esseri viventi. Esse infatti nascono da enormi nubi di gas e polveri (processo di formazione stellare), attraversano una fase di puberta’ (fase di pre-sequenza) per poi diventare adulte (fase di sequenza principale), invecchiare (fase di gigante) e quindi morire (supernovae, nebulose planetarie, oggetti compatti).

 

A differenza degli esseri viventi, pero’, le stelle piu’ massive terminano la loro esistenza con spettacolari esplosioni, chiamate supernovae, capaci di generare in un secondo un’energia dell’ordine di 1053 erg (corrispondente a circa 1030 bombe atomiche che esplodono simultaneamente) ed in cui una quantita di materiale pari a quella presente in 1-5 Soli viene espulso nello spazio a velocita’ maggiori di 10000 km/s.

 

La prima supernova di cui abbiamo notizia fu osservata nel lontano 7 Dicembre 185 (SN 185), che rimase visibile per 8 mesi. Le piu’ brillanti invece sono state SN 1006, che esplose nella costellazione del Lupo il 30 Aprile del 1006 e fu talmente brillante da essere visibile di giorno, e SN 1054, esplosa il 4 Luglio 1054 nella costellazione del Toro, e che fu visibile di giorno per ben 23 giorni.

 

Cosa resta di una stella quando esplode in una supernova? Del nucleo della stella rimane un oggetto compatto, mentre gli strati esterni vengono espulsi nello spazio circostante, formando una nebulosa chiamata “resto di supernova”.

 

Sarebbe comunque sbagliato pensare ai resti di supernovae come a delle salme stellari fredde ed immobili, delle nubi di gas destinate solamente a disperdersi ed essere disponibili in futuro per formare nuove stelle, rientrando nel ciclo vitale dell’Universo. I resti di supernovae sono invece degli oggetti di estremo interesse per l’astrofisica, siti di fenomeni di assoluto interesse per la ricerca moderna.

 

Ad esempio, il materiale nei resti di supernovae interagisce continuamente e violentemente con il mezzo circostante, piu’ denso e freddo, e con il campo magnetico locale, assumendo morfologie interessanti, diventando sorgente di emissione energetica nei raggi X, ed accellerando particelle fino a velocita’ relativistiche. I resti di supernovae sono infatti considerati essere la fonte primaria di raggi cosmici…dei veri e propri acceleratori di particelle naturali. Inoltre, proprio come un fossile ci permette di comprendere molto su animali e piante vissute sul nostro pianeta milioni di anni fa, i resti di supernovae racchiudono tracce degli ultimi momenti di vita della stella progenitrice.

 

L’Osservatorio Astronomico di Palermo ospita uno dei pochi gruppi in Italia, e certamente uno dei piu’ produttivi, di ricercatori specializzati nello studio dei resti di supernovae. Composto principalmente dagli astronomi Salvatore Orlando, Fabrizio Bocchino, il ricercatore dell’Universita’ di Palermo Marco Miceli, il professore Giovanni Peres e l’astronomo ucraino Oleh Petruk, il gruppo si e’ distinto per l’importanza e la rilevanza internazionale dei risultati conseguiti, come dimostra anche il recente articolo comparso nel sito del Chandra X-ray Observatory sullo studio guidato da Salvatore Orlando sul resto di supernova SN 1987A. Tra questi importanti risultati possiamo citare:

 

  • Aver provato l’accellerazione di adroni negli shock creati dall’interazione tra il resto di supernova SN 1006 e il mezzo circumstellare (link) e lo studio dettagliato dell’emissione non termica proveniente da questo resto di supernova (articolo 1)(articolo 2)(articolo 3)
  • Aver svelato l’origine dei resti di supernova “mixed-morphology”, ossia caratterizzati da un’emissione di onde radio da un regione a guscio, tipicamente asimmetrica, ed un’emissione di raggi X termici fortemente piccata al centro di questa struttura (link).
  • Aver sviluppato un unico modello fisico che riproduce sia gli osservabili della supernova SN 1987A che la morfologia del suo resto di supernova (link).
  • Aver descritto la morfologia del resto di supernova Cassiopeia A legandola alle disomogeneita’ degli ejecta prodotti nell’epoca direttamente successiva all’esplosione della supernova (link).

 

I risultati ottenuti da questo team di ricercatori dell’Osservatorio Astronomico di Palermo e’ stato possibile anche grazie ad importanti collaborazioni internazionali con istituti sparsi su tutto il globo, principalmente: l’Institute for Applied Problems in Mechanics and Mathematics, Lviv, Ucraina; l’Astronomical Institute “Anton Pannekoek”, Universita’ di Amsterdam, Olanda; il Service d’Astrophysique/IRFU/DSM, CEA Saclay, Francia; Instituto de Astronomía y Física del Espacio, Buenos Aires, Argentina; la Penn State University, USA; e l’istituto RIKEN, Giappone.

 

Nell’immagine in evidenza (link) tre famosi resti di supernovae: la Nebulosa del Granchio (SN 1054), SN 1006, e SN 1680 (Cassiopeia A)