L’accelerazione di raggi cosmici nei resti di supernova dipende dall’interazione con il mezzo circumstellare. L’articolo: “Time evolution of the synchrotron X-ray emission in Kepler’s SNR: the effects of turbulence and shock velocity” di V. Sapienza (UNIPA/INAF-OAPA) pubblicato su ApJ

Il ruolo dei resti di supernova (nubi in espansione prodotte dalle supernove) nell’accelerazione dei raggi cosmici (particelle ad altissima energia presenti in diversi ambienti astrofisici) è noto sin dal 1995. La scoperta, realizzata da astronomi dell’Università di Kyoto, fu resa possibile dall’aver identificato la presenza di emissione non termica ai raggi X nel resto di supernova SN 1006. I raggi X sono un tipo di radiazione ad alta energia, che può essere emessa da plasma a milioni di gradi (emissione termica) o da particelle ad altissima energia in vari processi (emissione non termica). In particolare, l’emissione non termica osservata in SN 1006 era di sincrotrone, prodotta quando particelle ad alta energia si muovono lungo le linee di campi magnetici.

 

Un oggetto di grande interesse per lo studio di questi processi è il resto di supernova di Kepler, prodotto dalla supernova di tipo Ia (ossia la cui progenitrice era una nana bianca che accresceva materia da una stella compagna in un sistema binario) SN 1604. Questo resto di supernova sta interagendo con una densa nube di materiale circumstellare nella sua porzione a nord. Questo fa sì che le proprietà del resto di supernova e la velocità di espansione dell’onda d’urto in quella direzione siano diverse rispetto alle altre regioni del resto di supernova. Infatti, in uno studio del 2022 condotto da ricercatori dell’Università degli Studi di Palermo e dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, è stato dimostrato che nel resto di supernova di Kepler l’accelerazione di raggi cosmici è più efficiente nella regione a nord rispetto alle regioni a sud.

 

Con l’obiettivo di proseguire le analisi iniziate nel 2022, il team di ricercatori guidato da V. Sapienza (Università degli Studi di Palermo e INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha analizzato un lungo set di osservazioni ai raggi X ottenute con il satellite della NASA Chandra del resto di supernova di Kepler. In particolare, gli autori hanno analizzato alcuni filamenti del resto di supernova, con lo scopo di misurarne il moto nel cielo (moto proprio) e di determinare i parametri dell’emissione di sincrotrone proveniente da queste regioni. Le osservazioni confermano la maggiore efficienza del processo di accelerazione di raggi cosmici nella regione a nord del resto di supernova. Il risultato non era scontato, in quanto l’accelerazione dei raggi cosmici dipende dalla velocità con cui si propaga l’onda d’urto del resto di supernova, che in questo caso risulta essere più lenta a nord proprio a causa dell’interazione con la nube del mezzo circumstellare. Questa interazione, però, innesca turbolenze che influenzano il campo magnetico locale, aumentando l’efficienza del processo di accelerazione dei raggi cosmici. Di conseguenza, la maggiore efficienza nel processo di accelerazione delle particelle osservata nelle regioni a nord del resto di supernova di Kepler nel 2022 nasce proprio dal bilanciamento tra gli effetti dovuti al rallentamento dell’onda d’urto e la topologia turbolenta del campo magnetico. Lo studio è descritto nell’articolo: “Time evolution of the synchrotron X-ray emission in Kepler’s SNR: the effects of turbulence and shock velocity“, recentemente pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal”. Tra i coautori figurano anche O. Petruk, S. Orlando e F. Bocchino dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo e M. Miceli dell’Università degli Studi di Palermo.

 

La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra un’immagine ai raggi X del resto di supernova di Kepler ottenuta dal satellite Chandra.