Previsioni sulle osservazioni future della stella a neutroni in SN1987A. L’articolo: “Investigating the Time Evolution of the Thermal Emission from the Putative Neutron Star in SN 1987A for 50+ Years” di A. Dohi (Kyushu University) pubblicato su ApJ

Il resto della supernova SN1987A, situato nella Grande Nube di Magellano, è un oggetto di straordinaria importanza nello studio delle supernove e dei resti di supernova. Infatti, è l’unico evento del genere avvenuto in epoca moderna ad una distanza così ravvicinata che ci permette di effettuare osservazioni dettagliate. SN1987A è stata una “core-collapse supernova”, generata dal collasso del nucleo della stella supergigante blu Sanduleak -69° 202a. I modelli teorici prevedono che il nucleo di questa stella si sia trasformato in una stella a neutroni, che però finora non è stata individuata. Tuttavia, ci sono prove concrete della sua esistenza. Un articolo pubblicato nel 2019, basato sull’analisi di osservazioni ottenute con ALMA, rivela la presenza di una densa nube al centro di SN1987A, riscaldata dall’emissione termica della stella a neutroni nascosta al suo interno. Due studi successivi, pubblicati nel 2021 e nel 2022 e basati sull’analisi di osservazioni ai raggi X, dimostrano l’esistenza al centro di SN1987A di una “pulsar wind nebula”, ovvero una nube di particelle relativistiche alimentata dall’attività della pulsar.

 

Lo studio dell’oggetto compatto al centro di SN1987A è di grande importanza per vari motivi. La sua giovane età, infatti, ci permetterebbe di comprendere i processi termici che coinvolgono la crosta della stella a neutroni, che, avendo tempi caratteristici di alcune decine di anni, possono essere osservati solo nelle stelle a neutroni molto giovani. Inoltre, studi basati sull’analisi spettroscopica delle righe del ferro o del titanio e sull’analisi della morfologia tridimensionale degli ejecta (cioè i frammenti della stella esplosa espulsi durante la supernova) più interni suggeriscono che l’esplosione di SN1987A sia stata altamente asimmetrica. In tal caso, si prevede che la stella a neutroni abbia ricevuto un impulso (kick) in una direzione specifica, conferendole una velocità di diverse centinaia di km/s. Una verifica sperimentale di questa velocità di kick fornirebbe un’importante diagnostica per comprendere i processi fisici in atto durante la supernova.

 

Come dimostrato dagli studi precedenti, le osservazioni ai raggi X sono estremamente efficaci nell’esplorare i fenomeni ad alta energia e le proprietà dell plasma a milioni di gradi che caratterizzano SN1987A, ed il suo oggetto compatto. In uno studio recente, descritto nell’articolo “Investigating the Time Evolution of the Thermal Emission from the Putative Neutron Star in SN 1987A for 50+ Years“, pubblicato su “The Astrophysical Journal”, viene presentato un nuovo modello di raffreddamento della stella a neutroni in SN1987A. Il modello viene testato combinando le osservazioni esistenti di ALMA nel millimetrico e di Chandra ai raggi X. Assumendo che la stella a neutroni sia effettivamente responsabile del riscaldamento della nube osservata da ALMA, da questa analisi il team di ricercatori presenta stime sulla velocità di kick della stella a neutroni (circa 700 km/s), sulla massa della stella a neutroni (circa 1.6 masse solari), sulla massa della nube (circa 10^-8 volte la massa della stella a neutroni), e infine sui tempi scala del processo di raffreddamento guidato dai neutrini (circa 40 anni). Inoltre, il team presenta previsioni sull’osservabilità della stella a neutroni nel 2027 con Chandra e negli anni ’40 con la futura missione ai raggi X della NASA, Lynx. In queste previsioni, il parametro fondamentale risulta essere proprio la velocità di kick della stella a neutroni: Lynx dovrebbe essere in grado di individuare la stella a neutroni nel caso in cui la velocità sia quella prevista. Lo studio è guidato dall’astrofisico A. Dohi, del Dipartimento di Fisica della Kyushu University, con la partecipazione di S. Orlando e B. Olmi (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) e E. Greco e M. Miceli (Università degli Studi di Palermo, associati INAF).

 

La figura (clicca qui per visualizzarla interamente) mostra due immagini ai raggi X di SN1987A ottenute con Chandra nel 2007 e nel 2018 nella banda di energia 0.5-7 keV.