Emissione non termica di raggi X da ejecta superveloci in SN 1006

I resti di supernova, ovvero le nebulose in rapida espansione create dalle esplosioni di supernova, possono costituire intense sorgenti di radiazioni 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 ad 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 del nostro Osservatorio, 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 ed ad 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 piu’ efficiente.

 

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. Il team di ricercatori guidato dall’astrofisica R. Giuffrida (Università degli Studi di Palermo ed INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha analizzato le osservazioni ottenute dai satelliti Chandra e NuSTAR della NASA e da XMM/Newton dell’ESA, al fine di comprendere l’origine dell’emissione non termica di raggi X in SN 1006.

In particolare, lo studio 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 6 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.

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. I risultati dello studio sono descritti nell’articolo intitolato “Indication of a fast ejecta fragment in the atomic cloud interacting with the southwestern limb of SN 1006“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy and Astrophysics. Tra gli autori dello studio figurano anche gli astronomi M. Miceli (Università degli Studi di Palermo) e F. Bocchino e S. Orlando (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo).

 

L’immagine di copertina (cliccare qui per visualizzarla completamente) mostra quattro osservazioni ai raggi X del nodo oggetto di questo studio. 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.