Ricercatori sbalorditi dalle immagini di Webb su una stella esplosa

 

 

Come un ornamento lucido e rotondo pronto per essere posizionato nel punto perfetto sull’albero di Natale, il resto di supernova Cassiopea A (Cas A) brilla in una nuova immagine del telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA. 

 

 

 

La vista NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb di Cas A mostra un’esplosione molto violenta a una risoluzione precedentemente irraggiungibile a queste lunghezze d’onda.

Questo sguardo ad alta risoluzione svela dettagli intricati del guscio di materiale in espansione che si scontra con il gas perso dalla stella prima che esplodesse.

Cas A è uno dei resti di supernova meglio studiati di tutto il cosmo. Nel corso degli anni, osservatori terrestri e spaziali, tra cui il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, hanno assemblato collettivamente un’immagine a più lunghezze d’onda dei resti sbrindellati dell’oggetto.

Tuttavia, gli astronomi sono ora entrati in una nuova era nello studio di Cas A. Nell’aprile 2023, il MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb ha rivelato caratteristiche nuove e inaspettate all’interno del guscio interno del resto di supernova. Ma molte di queste caratteristiche sono invisibili nella nuova immagine NIRCam e gli astronomi stanno indagando sul perché.

La luce infrarossa è invisibile ai nostri occhi, quindi gli scienziati rappresentano queste lunghezze d’onda della luce con colori visibili. In questa nuova immagine di Cas A, i colori sono stati assegnati ai diversi filtri di NIRCam, e ognuno di questi colori suggerisce una diversa attività che si verifica all’interno dell’oggetto.

A prima vista, l’immagine NIRCam può apparire meno colorata dell’immagine MIRI. Tuttavia, questo non significa che ci siano meno informazioni: si tratta semplicemente delle lunghezze d’onda in cui il materiale nell’oggetto emette la sua luce.

I colori più evidenti nell’ultima immagine di Webb sono ciuffi di arancione brillante e rosa chiaro che costituiscono il guscio interno del resto di supernova.

La vista nitidissima di Webb è in grado di rilevare i più piccoli nodi di gas, composti da zolfo, ossigeno, argon e neon dalla stella stessa.

In questo gas c’è una miscela di polvere e molecole, che alla fine sarà incorporata in nuove stelle e sistemi planetari. Alcuni filamenti di detriti sono troppo piccoli per essere risolti, anche da Webb, il che significa che sono paragonabili a meno di 16 miliardi di chilometri di diametro (circa 100 unità astronomiche). In confronto, l’intero Cas A si estende per 10 anni luce, o circa 96 trilioni di chilometri.

Quando si confronta la nuova vista nel vicino infrarosso di Cas A di Webb con la vista nel medio infrarosso, la sua cavità interna e il guscio più esterno sono curiosamente privi di colore.

La periferia del guscio interno principale, che appariva di un arancione intenso e di un rosso intenso nell’immagine MIRI, ora sembra fumo di un falò.

Questo segna il punto in cui l’onda d’urto della supernova si sta schiantando contro il materiale circumstellare circostante. La polvere nel materiale circumstellare è troppo fredda per essere rilevata direttamente alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso, ma si illumina nel medio infrarosso.

I ricercatori hanno concluso che il colore bianco è la luce della radiazione di sincrotrone, che viene emessa attraverso lo spettro elettromagnetico, compreso il vicino infrarosso.

È generato da particelle cariche che viaggiano a velocità estremamente elevate e si muovono a spirale attorno alle linee del campo magnetico. La radiazione di sincrotrone è visibile anche nei gusci simili a bolle nella metà inferiore della cavità interna.

Inoltre, non si vede nella vista del vicino infrarosso il ciclo di luce verde nella cavità centrale di Cas A che brillava nella luce del medio infrarosso, appropriatamente soprannominato il Mostro Verde dal team di ricerca. Questa caratteristica è stata descritta come “difficile da capire” dai ricercatori al momento del loro primo sguardo.

Mentre il “verde” del Mostro Verde non è visibile in NIRCam, ciò che è rimasto nel vicino infrarosso in quella regione può fornire informazioni sulla misteriosa caratteristica.

I fori circolari visibili nell’immagine MIRI sono debolmente delineati in un’emissione bianca e viola nell’immagine NIRCam: questo rappresenta il gas ionizzato. I ricercatori ritengono che ciò sia dovuto ai detriti della supernova che spingono e scolpiscono il gas lasciato dalla stella prima che esplodesse.

I ricercatori sono rimasti assolutamente sbalorditi da un’affascinante caratteristica nell’angolo in basso a destra del campo visivo di NIRCam. Stanno chiamando quel grande blob striato Baby Cas A, perché sembra una progenie della supernova principale.

La luce dell’esplosione della stella ha raggiunto e sta riscaldando la polvere lontana, che brilla mentre si raffredda. La complessità del modello di polvere e l’apparente vicinanza di Baby Cas A a Cas A stesso, sono particolarmente intriganti per i ricercatori. In realtà, Baby Cas A si trova a circa 170 anni luce dietro il resto di supernova.

Ci sono anche molti altri echi di luce più piccoli sparsi in tutto il nuovo ritratto di Webb.

Il resto di supernova Cas A si trova a 11 000 anni luce di distanza nella costellazione di Cassiopea. Si stima che sia esploso circa 340 anni fa.

 

 

Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, D. Milisavljevic (Purdue University), T. Temim (Princeton University), I. De Looze (University of Gent)