Riscaldamento da shock nel resto di supernova SN 1987 A
Gli shock sono onde d’urto che viaggiano a velocità supersonica e sono molto importanti in astrofisica perché vengono osservati su diverse scale spaziali ed in diversi contesti, dal nostro “piccolo” sistema solare, fino a scale extragalattiche e cosmologiche. Gli shock astrofisici differiscono da quelli osservabili sulla Terra perché si manifestano in condizioni estreme, non riproducibili sul nostro pianeta. Mentre nell’atmosfera terrestre il riscaldamento dovuto all’interazione con l’onda d’urto è mediato dalle collisioni fra le molecole dell’aria, negli ambienti astrofisici le collisioni fra particelle non sono efficaci, viste le basse densità in gioco (gli shock sono quindi detti ‘non collisionali’) e il meccanismo di riscaldamento è associato a fluttuazioni del campo elettromagnetico e ad onde che si propagano nel plasma (lo stato della materia più diffuso negli ambienti astrofisici, costituito da gas ad alto tasso di ionizzazione). Comprendere questo processo di riscaldamento e’ importante per capire come il mezzo interstellare reagisce al passaggio delle onde d’urto.
Nel Febbraio 1987 una supernova è esplosa nella Grande Nube di Magellano. Questo evento è l’unico caso in cui gli astronomi di tutto il mondo hanno potuto osservare la supernova, identificare la stella progenitrice, e seguire la formazione e l’evoluzione del resto di supernova (SN 1987A) creato dall’evento con molti dei maggiori telescopi disponibili. SN 1987A e’ anche un target ideale per lo studio degli shock in mezzi astrofisici, vista l’alta velocità con cui lo shock viaggia (da centinaia a migliaia di km/sec) e l’intensa luminosità delle regioni interessate dal passaggio dello shock.
Lo studio “Collisionless shock heating of heavy ions in SN 1987A” pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Astronomy da un gruppo internazionale di astrofisici guidato da Marco Miceli (Dipartimento di Fisica e Chimica dell’Università degli Studi di Palermo ed associato all’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo), utilizzando SN 1987A come un vero e proprio laboratorio cosmico ha studiato il processo di riscaldamento dovuto al passaggio dell’onda d’urto nel mezzo interstellare. Grazie all’analisi di spettri nei raggi X ad alta risoluzione (osservati con il satellite Chandra della Nasa) ed ad un modello idrodinamico tridimensionale (implementato nell’ambito del progetto europeo di supercalcolo Prace, presso il supercalcolatore MareNostrum III di Barcellona) dell’evoluzione del resto di supernova SN 1987A dalla sua formazione fino ad oggi, e’ stato possibile dimostrare che, a differenza di quanto succede sulla Terra, la temperatura degli atomi che vengono investiti dallo shock cresce in proporzione alla loro massa. Questo riscaldamento estremo, fino ad alcune centinaia di milioni di gradi, è prodotto dalle onde d’urto di tipo non collisionale prodotte dall’esplosione della supernova quando investono il mezzo interstellare. Fra i co-autori dello studio afferenti all’Inaf-OAPa figurano anche Salvatore Orlando e Fabrizio Bocchino (Osservatorio astronomico di Palermo) e gli associati Inaf Giovanni Peres, Fabio Reale e Costanza Argiroffi.
L’articolo ha avuto ampia eco sui mezzi di informazione, sia in Italia, rilanciato dal sito web dell’INAF, da Le Scienze, da Global Science, da quotidiani locali (La Sicilia ed Il Giornale di Sicilia), che all’estero, dove e’ stato discusso nei portali scientifici Phys.org, Science Daily, Space Daily, Tech Times, Sky Nightly e Space Ref. Secondo le statistiche fornite da Nature Astronomy sulla copertura mediatica dei suoi articoli, il lavoro si piazza al quarto posto assoluto.
La figura (link) mostra una mappa di emissione del mezzo investito dallo shock in SN 1987 A riprodotto dal modello.
