Raggi X e onde radio vanno ‘mano nella mano’ nella nuova immagine della NASA

Nel 2009, l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA ha rilasciato un’immagine accattivante: una pulsar e la nebulosa circostante che ha la forma di una mano.

Da allora, gli astronomi hanno utilizzato Chandra e altri telescopi per continuare a osservare questo oggetto.

Ora, i nuovi dati radio dell’Australia Telescope Compact Array (ATCA) sono stati combinati con i dati a raggi X di Chandra per fornire una nuova visione di questa stella esplosa e del suo ambiente, per aiutare a comprendere le sue proprietà peculiari e la sua forma.

Al centro di questa nuova immagine si trova la pulsar B1509-58, una stella di neutroni in rapida rotazione che ha un diametro di soli 12 miglia.

Questo minuscolo oggetto è responsabile della produzione di un’intricata nebulosa (chiamata MSH 15-52) che si estende per oltre 150 anni luce, o circa 900 trilioni di miglia.

La nebulosa, che è prodotta da particelle energetiche, assomiglia a una mano umana con un palmo e le dita estese che puntano verso l’alto a destra nei raggi X.

Il collasso di una stella massiccia ha creato la pulsar quando gran parte della stella si è schiantata verso l’interno una volta bruciato il suo combustibile nucleare sostenibile.

Una conseguente esplosione ha inviato gli strati esterni della stella verso l’esterno nello spazio come una supernova.

La pulsar ruota quasi sette volte al secondo e ha un forte campo magnetico, circa 15 trilioni di volte più forte di quello terrestre.

La rapida rotazione e il forte campo magnetico rendono B1509-58 uno dei generatori elettromagnetici più potenti della Galassia, permettendogli di allontanare un vento energetico di elettroni e altre particelle dalla pulsar, creando la nebulosa.

In questa nuova immagine composita, i dati radio ATCA (rappresentati in rosso) sono stati combinati con i raggi X di Chandra (mostrati in blu, arancione e giallo), insieme a un’immagine ottica di idrogeno gassoso (oro).

Le aree di sovrapposizione tra i dati a raggi X e quelli radio in MSH 15-52 appaiono violacee.

L’immagine ottica mostra le stelle nel campo visivo insieme a parti dei detriti della supernova, il resto di supernova RCW 89. Una versione etichettata della figura mostra le caratteristiche principali dell’immagine.

I dati radio di ATCA rivelano ora filamenti complessi che sono allineati con le direzioni del campo magnetico della nebulosa, mostrate dalle linee bianche corte e rette in un’immagine supplementare.

Questi filamenti potrebbero derivare dalla collisione del vento delle particelle della pulsar con i detriti della supernova.

Confrontando i dati radio e a raggi X, i ricercatori hanno identificato le differenze chiave tra le fonti dei due tipi di luce. In particolare, alcune caratteristiche prominenti dei raggi X, tra cui il getto verso il basso dell’immagine e le parti interne delle tre “dita” verso l’alto, non vengono rilevate nelle onde radio.

Ciò suggerisce che particelle altamente energetiche fuoriescono da un’onda d’urto – simile al boom sonico di un aereo supersonico – vicino alla pulsar e si muovono lungo le linee del campo magnetico per creare le dita.

I dati radio mostrano anche che la struttura di RCW 89 è diversa dai tipici resti di giovani supernova.

Gran parte dell’emissione radio è irregolare e corrisponde strettamente ai grumi di raggi X e all’emissione ottica.

Si estende anche ben oltre l’emissione di raggi X. Tutte queste caratteristiche supportano l’idea che RCW 89 si stia scontrando con una densa nube di idrogeno gassoso nelle vicinanze.

Tuttavia, i ricercatori non comprendono appieno tutto ciò che i dati mostrano loro.

Un’area che lascia perplessi è il confine netto dell’emissione di raggi X in alto a destra dell’immagine che sembra essere l’onda d’urto della supernova.

Le onde d’urto delle supernove sono solitamente luminose nelle onde radio per i giovani resti di supernova come RCW 89, quindi è sorprendente per i ricercatori che non ci sia alcun segnale radio al confine dei raggi X.

MSH 15-52 e RCW 89 mostrano molte caratteristiche uniche che non si trovano in altre fonti giovani.

Ci sono, tuttavia, ancora molte questioni aperte riguardo alla formazione e all’evoluzione di queste strutture.

Sono necessari ulteriori lavori per fornire una migliore comprensione della complessa interazione tra il vento della pulsar e i detriti della supernova.

Un articolo che descrive questo lavoro, guidato da Shumeng Zhang dell’Università di Hong Kong, con i co-autori Stephen C.Y. Ng dell’Università di Hong Kong e Niccolò Bucciantini dell’Istituto Nazionale Italiano di Astrofisica, è stato pubblicato su The Astrophysical Journal ed è disponibile all’https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adf333.