Il resto di supernova Puppis A è un complesso acceleratore di particelle. Lo studio: “Evidence for protons accelerated and escaped from the Puppis A region using Fermi-LAT observations” di R. Giuffrida (INAF-OAPA/UNIPA/Université de Paris) pubblicato su A&A
Il resto di supernova Puppis A si rivela un efficiente acceleratore di particelle, attraverso meccanismi diversi nelle varie regioni del resto
Durante il 15º episodio della quarta stagione della serie fantascientifica Battlestar Galactica, l’automa Cavil si lamenta di non poter osservare l’Universo nei raggi X e gamma, essendo limitato, come gli esseri umani, alla sola banda del visibile. Se avesse potuto percepire i raggi gamma, la sua visione sarebbe stata abbagliata dall’emissione proveniente dai resti di supernova.
Queste nebulose, prodotte dalle esplosioni di supernova e dalla loro interazione con l’ambiente circostante, sono infatti estremamente efficaci nell’accelerare particelle fino ad energie relativistiche. Una manifestazione di questo processo è l’intensa emissione di raggi gamma osservata nella maggior parte dei resti di supernova, prodotta principalmente da tre meccanismi:
- nel caso leptonico, i raggi gamma sono generati da elettroni relativistici che diffondono fotoni a bassa energia, incrementandone progressivamente l’energia fino a produrre radiazione gamma;
- nel caso adronico, invece, i raggi gamma derivano da interazioni e decadimenti di particelle come i protoni;
- un caso particolare di meccanismo adronico, proposto nel 2010, suggerisce che nei resti di supernova in interazione con dense nubi circostanti i raggi gamma possano essere prodotti all’interno delle nebulose compresse e riscaldate dalla radiazione incidente. In questo scenario, l’emissione gamma è accompagnata da una forte radiazione radio dovuta a particelle relativistiche “fuggite” dal resto di supernova e incidenti sulla nube, attraverso un processo chiamato sincrotrone (radiazione emessa da particelle ad alta energia in moto in un campo magnetico).
Uno dei resti di supernova più studiati nelle diverse bande dello spettro elettromagnetico è Puppis A, situato a circa 4300 anni luce dal Sole e con un’età stimata di circa 4000 anni. Un team guidato dall’astrofisica R. Giuffrida (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Università degli Studi di Palermo e Université de Paris) ha analizzato i dati di una lunga campagna osservativa nei raggi gamma condotta con il satellite Fermi-LAT. Puppis A è noto per la sua emissione gamma asimmetrica, che indica la presenza di diversi meccanismi di produzione di questa radiazione nelle varie regioni del resto.
Lo studio conferma che nella regione nord-est, dove le onde d’urto che viaggiano in Puppis A interagiscono con una densa nube circostante, il meccanismo di emissione gamma resta incerto, anche se è certamente di natura adronica e legato a questa interazione. Nella regione opposta, a sud-ovest, dove il resto si espande in un mezzo a bassa densità, l’emissione gamma appare invece come conseguenza diretta dell’accelerazione di particelle relativistiche da parte del campo magnetico associato all’onda d’urto, comunemente osservato nei resti di supernova.
I risultati, descritti nell’articolo “Evidence for protons accelerated and escaped from the Puppis A region using Fermi-LAT observations”, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics, confermano il ruolo cruciale dei resti di supernova nell’accelerazione di particelle relativistiche tramite processi complessi, che possono variare anche all’interno di un singolo resto a seconda delle condizioni ambientali. Allo studio ha partecipato anche l’astrofisico M. Miceli dell’Università degli Studi di Palermo.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla) mostra una mappa dell’emissione gamma di Puppis A ottenuta con Fermi-LAT. Il cerchio bianco delimita la regione utilizzata per l’analisi spettrale, mentre i contorni verdi evidenziano l’emissione X osservata dal satellite eROSITA.
Mario Giuseppe Guarcello
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