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Il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA ha rivelato nuovi dettagli nel nucleo della Nebulosa Farfalla, NGC 6302. Dal toroide denso e polveroso che circonda la stella nascosta al centro della nebulosa ai suoi getti in uscita, le osservazioni di Webb rivelano molte nuove scoperte che dipingono un ritratto mai visto prima di una nebulosa planetaria dinamica e strutturata.
La Nebulosa Farfalla, situata a circa 3400 anni luce di distanza nella costellazione dello Scorpione, è una delle nebulose planetarie meglio studiate della nostra galassia.
Questa splendida nebulosa è stata precedentemente ripresa dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA.
Ora, Webb ha catturato una nuova visione di questa nebulosa.
Le nebulose planetarie sono tra le creature più belle e sfuggenti dello zoo cosmico.
Queste nebulose si formano quando stelle con masse comprese tra circa 0,8 e 8 volte la massa del Sole perdono la maggior parte della loro massa alla fine della loro vita.
La fase di nebulosa planetaria è fugace e dura solo circa 20.000 anni.
Contrariamente al nome, le nebulose planetarie non hanno nulla a che fare con i pianeti: la confusione sui nomi è iniziata diverse centinaia di anni fa, quando gli astronomi hanno riferito che queste nebulose apparivano rotonde, come pianeti.
Il nome è rimasto, anche se molte nebulose planetarie non sono affatto rotonde e la Nebulosa Farfalla è un ottimo esempio delle forme fantastiche che queste nebulose possono assumere.
La Nebulosa Farfalla è una nebulosa bipolare, il che significa che ha due lobi che si diffondono in direzioni opposte, formando le “ali” della farfalla.
Una striscia scura di gas polveroso si presenta come il “corpo” della farfalla.
Questa fascia è in realtà un toroide a forma di ciambella che viene visto di lato, nascondendo la stella centrale della nebulosa, l’antico nucleo di una stella simile al Sole che energizza la nebulosa e la fa brillare.
La ciambella polverosa potrebbe essere responsabile della forma insettoide della nebulosa, impedendo al gas di fluire verso l’esterno dalla stella in modo uniforme in tutte le direzioni.
Questa nuova immagine di Webb ingrandisce il centro della Nebulosa Farfalla e il suo toroide polveroso, fornendo una visione senza precedenti della sua complessa struttura.
L’immagine utilizza i dati dello strumento MIRI (Mid-InfraRed Instrument) di Webb che lavora in modalità unità di campo integrale.
Questa modalità combina una fotocamera e uno spettrografo per scattare immagini a molte lunghezze d’onda diverse contemporaneamente, rivelando come l’aspetto di un oggetto cambia con la lunghezza d’onda. Il team di ricerca ha integrato le osservazioni di Webb con i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimetre Array, una potente rete di antenne radio.
I ricercatori che hanno analizzato questi dati di Webb hanno identificato quasi 200 linee spettrali, ognuna delle quali contiene informazioni sugli atomi e le molecole nella nebulosa.
Queste linee rivelano strutture annidate e interconnesse tracciate da diverse specie chimiche.
Il team di ricerca ha individuato la posizione della stella centrale della Nebulosa Farfalla, che riscalda una nube di polvere precedentemente non rilevata intorno ad essa, facendo brillare quest’ultima alle lunghezze d’onda del medio infrarosso a cui MIRI è sensibile.
La posizione della stella centrale della nebulosa è rimasta sfuggente fino ad ora, perché questa polvere avvolgente la rende invisibile alle lunghezze d’onda ottiche.
Le precedenti ricerche della stella mancavano della combinazione di sensibilità all’infrarosso e risoluzione necessaria per individuare la sua nube di polvere calda che oscurava.
Con una temperatura di 220.000 Kelvin, questa è una delle stelle centrali più calde conosciute in una nebulosa planetaria nella nostra galassia.
Questo fiammeggiante motore stellare è responsabile dello splendido bagliore della nebulosa, ma la sua piena potenza può essere incanalata dalla densa banda di gas polveroso che lo circonda: il toroide.
I nuovi dati di Webb mostrano che il toroide è composto da silicati cristallini come il quarzo e da grani di polvere di forma irregolare.
I granelli di polvere hanno dimensioni dell’ordine di un milionesimo di metro – grandi, per quanto si considera la polvere cosmica – indicando che sono cresciuti per molto tempo.
Al di fuori del toroide, l’emissione di diversi atomi e molecole assume una struttura multistrato.
Gli ioni che richiedono la maggiore quantità di energia per formarsi sono concentrati vicino al centro, mentre quelli che richiedono meno energia si trovano più lontano dalla stella centrale.
Particolarmente interessanti sono il ferro e il nichel, che tracciano una coppia di getti che esplodono verso l’esterno dalla stella in direzioni opposte.
Curiosamente, il team ha anche individuato la luce emessa da molecole a base di carbonio note come idrocarburi policiclici aromatici, o IPA.
Formano strutture piatte ad anello, molto simili alle forme a nido d’ape che si trovano negli alveari. Sulla Terra, troviamo spesso IPA nel fumo dei falò, nei gas di scarico delle auto o nei toast bruciati.
Data la posizione degli IPA, il team di ricerca sospetta che queste molecole si formino quando una “bolla” di vento proveniente dalla stella centrale esplode nel gas che la circonda.
Questa potrebbe essere la prima prova in assoluto della formazione di IPA in una nebulosa planetaria ricca di ossigeno, fornendo uno sguardo importante sui dettagli di come si formano queste molecole.
I risultati sono stati pubblicati oggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
