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Lo spazio tra le stelle è pieno di gas e polvere, a volte spesso, a volte sottile e spesso invisibile a meno che non sia illuminato. Un riflettore cosmico sotto forma di lampo di supernova ha illuminato il materiale interstellare nella costellazione di Cassiopea. Il telescopio spaziale James Webb della NASA sta mostrando agli astronomi nuovi dettagli tra cui nodi, fogli e nuvole che sono probabilmente scolpiti da campi magnetici.
C’era una volta, il nucleo di una stella massiccia collassò, creando un’onda d’urto che esplose verso l’esterno, facendo a pezzi la stella mentre procedeva.
Quando l’onda d’urto ha raggiunto la superficie della stella, ha perforato, generando un breve e intenso impulso di raggi X e luce ultravioletta che ha viaggiato verso l’esterno nello spazio circostante.
Circa 350 anni dopo, quell’impulso di luce ha raggiunto il materiale interstellare, illuminandolo, riscaldandolo e facendolo brillare nella luce infrarossa.
Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha osservato quel bagliore infrarosso, rivelando dettagli fini che assomigliano ai nodi e alle spirali delle venature del legno.
Queste osservazioni stanno permettendo agli astronomi di mappare per la prima volta la vera struttura 3D di questa polvere e gas interstellare (noto come mezzo interstellare).
“Siamo rimasti piuttosto scioccati nel vedere questo livello di dettaglio”, ha detto Jacob Jencson del Caltech/IPAC di Pasadena, ricercatore principale del Programma scientifico.
“Vediamo gli strati come una cipolla”, ha aggiunto Josh Peek dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, un membro del team scientifico. “Pensiamo che ogni regione densa e polverosa che vediamo, e la maggior parte di quelle che non vediamo, assomiglino a questo all’interno. Non siamo mai stati in grado di guardarci dentro prima”.
Il team sta presentando i loro risultati in una conferenza stampa al 245° incontro dell’American Astronomical Society a National Harbor, nel Maryland.
“Anche quando una stella muore, la sua luce persiste, riecheggiando in tutto il cosmo. Sono passati tre anni straordinari da quando abbiamo lanciato il telescopio spaziale James Webb della NASA. Ogni immagine, ogni scoperta, mostra un ritratto non solo della maestosità dell’universo, ma anche della potenza del team della NASA e della promessa di partnership internazionali. Questa missione rivoluzionaria, la più grande collaborazione scientifica internazionale della NASA, è una vera testimonianza dell’ingegnosità, del lavoro di squadra e della ricerca dell’eccellenza della NASA”, ha dichiarato l’amministratore della NASA Bill Nelson.
“Che privilegio è stato supervisionare questo sforzo monumentale, plasmato dall’instancabile dedizione di migliaia di scienziati e ingegneri in tutto il mondo. Quest’ultima immagine cattura magnificamente l’eredità duratura di Webb: un buco della serratura nel passato e una missione che ispirerà le generazioni a venire”.
Le immagini della NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb evidenziano un fenomeno noto come eco di luce.
Un’eco luminosa viene creata quando una stella esplode o erutta, facendo lampeggiare la luce nei grumi di polvere circostanti e facendoli brillare in uno schema in continua espansione.
Echi di luce a lunghezze d’onda visibili (come quelle osservate intorno alla stella V838
Monocerotis) sono dovute alla luce riflessa dal materiale interstellare.
Al contrario, gli echi di luce alle lunghezze d’onda dell’infrarosso sono causati quando la polvere viene riscaldata dalla radiazione energetica e poi si illumina.
I ricercatori hanno preso di mira un’eco luminosa che aveva precedentemente osservato dal telescopio spaziale Spitzer della NASA in pensione.
È uno delle dozzine di echi di luce visti vicino al resto di supernova Cassiopeia A, i resti della stella che è esplosa.
L’eco di luce proviene da materiale non correlato che si trova dietro Cassiopea A, non da materiale che è stato espulso quando la stella è esplosa.
Le caratteristiche più evidenti nelle immagini di Webb sono i fogli ben imballati.
Questi filamenti mostrano strutture su scale notevolmente piccole di circa 400 unità astronomiche, o meno di un centesimo di anno luce. (Un’unità astronomica, o UA, è la distanza media Terra-Sole. L’orbita di Nettuno ha un diametro di 60 UA.)
“Non sapevamo che il mezzo interstellare avesse strutture su una scala così piccola, per non parlare del fatto che fosse simile a un foglio”, ha detto Peek.
Queste strutture simili a fogli possono essere influenzate da campi magnetici interstellari. Le immagini mostrano anche regioni dense e strettamente avvolte che assomigliano a nodi nelle venature del legno.
Questi possono rappresentare “isole” magnetiche incorporate all’interno dei campi magnetici più aerodinamici che pervadono il mezzo interstellare.
“Questo è l’equivalente astronomico di una TAC medica”, ha spiegato Armin Rest dello Space Telescope Science Institute, membro del team scientifico.
“Abbiamo tre sezioni prese in tre momenti diversi, che ci permetteranno di studiare la vera struttura 3D. Cambierà completamente il modo in cui studiamo il mezzo interstellare”.
Il programma scientifico del team include anche osservazioni spettroscopiche utilizzando il MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb.
Hanno in programma di indirizzare l’eco di luce più volte, a distanza di settimane o mesi, per osservare come si evolve al passaggio dell’eco di luce.
“Possiamo osservare la stessa macchia di polvere prima, durante e dopo che è stata illuminata dall’eco e cercare di cercare eventuali cambiamenti nelle composizioni o negli stati delle molecole, incluso se alcune molecole o anche i più piccoli granelli di polvere vengono distrutti”, ha detto Jencson.
Anche gli echi di luce infrarossa sono estremamente rari, poiché richiedono un tipo specifico di esplosione di supernova con un breve impulso di radiazione energetica. L’imminente NASA Telescopio spaziale romano Nancy Grace condurrà un’indagine del piano galattico che potrebbe trovare prove di ulteriori echi di luce infrarossa che Webb potrà studiare in dettaglio.
Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Jacob Jencson (Caltech/IPAC)
