Chandra e Hubble si sintonizzano sulla nebulosa chitarra “lanciafiamme”

Normalmente presente solo nelle band heavy metal o in alcuni film post-apocalittici, una “chitarra lanciafiamme” è stata ora avvistata muoversi nello spazio. Gli astronomi hanno catturato filmati di questo oggetto cosmico estremo utilizzando l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA e il telescopio spaziale Hubble.

Il nuovo filmato dei dati di Chandra (rosso) e Palomar (blu) aiuta a scomporre ciò che sta accadendo nella Nebulosa Chitarra.

I raggi X di Chandra mostrano un filamento di materia energetica e particelle di antimateria, lungo circa due anni luce o 12 trilioni di miglia, che si allontana dalla pulsar (vista come il punto bianco brillante collegato al filamento).

Gli astronomi hanno soprannominato la struttura collegata alla pulsar PSR B2224+65 come la “Nebulosa Chitarra” a causa della sua distinta somiglianza con lo strumento nella luce incandescente dell’idrogeno. La forma della chitarra deriva da bolle soffiate da particelle espulse dal pulsar attraverso un vento costante.

Poiché la pulsar si muove dall’angolo inferiore destro a quello superiore sinistro, la maggior parte delle bolle si è formata in passato quando la pulsar si è mossa attraverso un mezzo con variazioni di densità.

Sulla punta della chitarra c’è la pulsar, una stella di neutroni in rapida rotazione lasciata indietro dopo il collasso di una stella massiccia. Mentre sfreccia nello spazio, sta pompando un filamento simile a una fiamma di particelle e luce a raggi X che gli astronomi hanno catturato con Chandra.

Come fa lo spazio a produrre qualcosa di così bizzarro? La combinazione di due estremi – rotazione veloce e alti campi magnetici delle pulsar – porta all’accelerazione delle particelle e alla radiazione ad alta energia che crea particelle di materia e antimateria, come coppie di elettroni e positroni.

In questa situazione, il consueto processo di conversione della massa in energia, notoriamente determinato dall’equazione E = mc²di Albert Einstein, è invertito. Qui, l’energia viene convertita in massa per produrre le particelle.

Le particelle che si muovono a spirale lungo le linee del campo magnetico attorno alla pulsar creano i raggi X rilevati da Chandra.

Mentre la pulsar e la sua nebulosa circostante di particelle energetiche hanno volato nello spazio, si sono scontrate con regioni più dense di gas.

Questo permette alle particelle più energetiche di sfuggire ai confini della Nebulosa Chitarra e volare a destra della pulsar, creando il filamento di raggi X.

Quando queste particelle sfuggono, si muovono a spirale e fluiscono lungo le linee del campo magnetico nel mezzo interstellare, cioè lo spazio tra le stelle.

Il nuovo filmato mostra la pulsar e il filamento che volano verso la parte superiore sinistra dell’immagine attraverso i dati di Chandra presi nel 2000, 2006, 2012 e 2021.

Il filmato ha la stessa immagine ottica in ogni fotogramma, quindi non mostra cambiamenti in parti della “chitarra”. Un filmato separato ottenuto con i dati del telescopio spaziale Hubble della NASA (ottenuti nel 1994, 2001, 2006 e 2021) mostra il movimento della pulsar e delle strutture più piccole che la circondano.

Uno studio di questi dati ha concluso che le variazioni che guidano la formazione di bolle nella nebulosa idrogeno, che forma il contorno della chitarra, controllano anche i cambiamenti nel numero di particelle che sfuggono alla destra della pulsar, causando un sottile schiarimento e sbiadimento del filamento di raggi X, come una fiamma ossidrica cosmica che spara dalla punta della chitarra.

La struttura del filamento insegna agli astronomi come gli elettroni e i positroni viaggiano attraverso il mezzo interstellare. Fornisce anche un esempio di come questo processo stia iniettando elettroni e positroni nel mezzo interstellare.