Il meccanismo alla base dei resti di supernova sovraionizzati. Pubblicato su ApJ lo studio: “Deep XMM-Newton Observations Reveal the Origin of Recombining Plasma in the Supernova Remnant W44” di H. Okon (Kyoto University)
Quando una stella di grande massa esplode come supernova, la sua atmosfera forma una nebulosa in rapida espansione chiamata resto di supernova. Spesso, i resti di supernova interagiscono con nebulose pre-esistenti, create da materiale espulso dalla stella prima dell’esplosione (mezzo circumstellare) o semplicemente presente nella regione attorno la stella esplosa (mezzo interstellare). L’interazione tra il resto di supernova in espansione e le nubi vicine da vita a fenomeni di grande interesse scientifico e regola varie proprietà fisiche del plasma nel resto di supernova.
Uno dei parametri importanti in un resto di supernova è il grado di ionizzazione del plasma. Tipicamente, il plasma è ionizzato collisionalmente fino a raggiungere il valore di equilibrio collisionale. Fuori dall’equilibrio, ci si aspetta di osservare un grado di ionizzazione minore del valore di equilibrio. Come spesso accade, però, le osservazioni contraddicono le aspettative ed aprono le porte ad interessanti scenari. Infatti, in molti resti di supernova si osserva un grado di ionizzazione maggiore del valore di equilibrio. Questi resti hanno una caratteristica comune: appartengono alla classe dei “mixed morphology supernova remnant“, ossia caratterizzati da un guscio esterno brillante alle onde radio ed una regione interna in cui domina l’emissione di raggi X. Questa classe di resti di supernova nasce dall’interazione tra il resto e il materiale circostante, suggerendo che è propria questa interazione alla base della sovra-ionizzazione. Infatti, è stato suggerito che il plasma del resto di supernova si raffredda rapidamente a contatto con la nube circostante,essendo quindi ad una temperatura minore di quella attesa dal livello di ionizzazione osservato. Alternativamente, questo stato potrebbe essere il risultato di una rapida espansione adiabiatica del resto di supernova.
Per comprendere meglio questo fenomeno, il team internazionale guidato dall’astronomo H. Okon (Department of Physics, Kyoto University) ha analizzato delle immagini ai raggi X, ottenute con il satellite ESA XMM-Newton, del resto di supernova W44, distante circa 10000 anni luce da noi e prodotto dall’esplosione di una supernova avvenuta circa 20 mila anni fa. W44 ed un mixed-morphology supernova remnant caratterizzato da sovra-ionizzazione. Gli autori dello studio hanno dimostrato che il plasma nel resto di supernova è più freddo (circa 2 milioni di gradi, rispetto una temperatura di picco di circa 7 milioni di gradi nel resto di supernova) a contatto con la nube circostante, e che i tempi di ricombinazione atomica sono più lunghi dove la temperatura è più bassa. Questo indicherebbe che lo stato di sovra-ionizzazione di W44 sarebbe dovuto ad un’efficiente conduzione termica tra il resto di supernova e la nube circostante. Ad ulteriore conferma, i tempi di ricombinazione atomica sembrano essere più lunghi in corrispondenza di luoghi dove la nube circostante è più densa. La ricerca è descritta nell’articolo: “Deep XMM-Newton Observations Reveal the Origin of Recombining Plasma in the Supernova Remnant W44“, recentemente pubblicato da The Astrophysical Journal e firmato anche dagli astronomi S. Orlando e F. Bocchino (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) e M. Miceli (Università degli Studi di Palermo).
La figura (per l’immagine completa, cliccare qui) mostra l’immagine ai raggi X di W44 ottenuta da XMM-Newton in diverse bande di energia, con il profilo di emissone nelle onde radio ottenuta da osservazioni del Karl G. Jansky Very Large Array.
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)