IL CASO DI ABELL 78

Nebulose planetarie tornate in vita

Nuovi dati in banda X hanno permesso di rivelare il ritorno alla vita di una nebulosa planetaria, un evento eccezionale che gli astronomi hanno già osservato in un altro caso simile. La struttura complessa e le forme colorate e brillanti che si osservano in questi oggetti ci svelano la loro storia passata e turbolenta. I risultati di questo studio sono pubblicati su Astrophysica Journal

I colori vivaci di questa meravigliosa nebulosa a forma d’occhio, denominata Abell 78 visibile nella costellazione del Cigno, ci stanno raccontando la vita e la morte di una stella. Al centro della nebulosa planetaria, si osserva una stella morente, non dissimile dal nostro Sole, che ha espulso i suoi strati più esterni nel suo cammino verso l’oblio e ora, per un breve periodo di tempo, sta tornando a riecheggiare il suo glorioso passato. I risultati di questo studio sono pubblicati su Astrophysical Journal.

Immagine composita della nebulosa Abell 78 fornita dalla camera EPIC in banda 190-600 eV (blu) a bordo del satellite XMM-Newton e dallo spettrografo ALFOSC [O III] (verde) e He II (rosso) installato presso il Nordic Optical Telescope. Sovrapposti all’immagine sono mostrati i contorni dell’emissione X nella stessa banda di energia. In alto, l’emissione X si riferisce ad una sorgente puntiforme presente nel campo di vista. Credit: J.A. Toalá et al. 2015

L’espulsione degli strati più esterni è il normale destino a cui vanno incontro le stelle che hanno una massa compresa tra 0,8-8 masse solari. Avendo già esaurito il proprio combustibile nucleare presente nei loro nuclei dopo aver brillato per miliardi di anni, queste stelle collassano sotto l’effetto della propria gravità e si trasformano a seguito dell’evoluzione stellare in stelle nane bianche dense e calde. Attorno a questi oggetti, il materiale espulso interagisce con l’ambiente circostante nel quale sono presenti il gas e la polvere, creando delle nubi spettacolari che vengono chiamate “nebulose planetarie“. Questo termine curioso venne adottato dagli astronomi del 18° secolo che identificarono per la prima volta questi particolari oggetti stellari ritenendo che la loro forma rotonda fosse simile a quella dei pianeti.

La struttura complessa della nebulosa Abell 30 mostrata in questa immagine composita ottenuta con il telescopio spaziale Hubble e con i satelliti XMM-Newton e Chandra. Nell’immagine grande si nota un inviluppo sferico relativo all’emissione dell’idrogeno (blu) e dell’ossigeno (rosso), che si sta espandendo nel corso degli ultimi 12500 anni, risultato della perturbazione dovuta a un forte vento stellare. Inoltre, si notano regioni di alta brillanza relativi alla presenza di elio e altro materiale ricco di carbonio. Un successivo vento stellare molto veloce sta attraversando questo materiale formando una struttura a fiore osservata in rosso (a causa dell’emissione dell’ossigeno) e in viola (dovuta alle onde d’urto che riscaldano il gas con conseguente emissione di raggi X). Nell’inserto si vede più in dettaglio il ‘cuore’ della nebulosa. Le strutture a forma di coda (arancione) indicano le regioni di alta brillanza relativi al materiale generato dall’evento che ha riportato in vita la nebulosa, così come rivelati nelle immagini di Hubble. L’emissione X di questa fase evolutiva è mostrata in porpora. Credit: X-ray: ESA/XMM-Newton; optical: NSF/NOAO/KPNO; inserto: NASA/CXC/IAA-CSIC/M. Guerrero et al; optical: NASA/STScI

Per una nebulosa planetaria, il “ritorno alla vita” che si osserva nel caso di Abell 78 rappresenta davvero un evento eccezionale. Solo una manciata di casi simili sono stati già identificati mentre in questo caso la forma intricata del materiale incandescente ci regala la storia turbolenta della nebulosa. Nonostante i processi di reazione nucleare dell’idrogeno e dell’elio siano cessati nel cuore della stella morente, causandone da un lato il collasso gravitazionale dovuto al suo peso e dall’altro l’espansione dell’inviluppo in una sorta di “bolla”, alcuni degli strati più esterni sono diventati così densi che la fusione dell’elio è ripartita.

Questa rinnovata attività nucleare ha alimentato un nuovo vento stellare, molto più veloce, che sta spingendo il materiale più lontano. L’interazione tra i vecchi e i nuovi flussi di materia ha dato forma alla struttura complessa della nebulosa, tra cui i filamenti radiali che possono essere osservati mentre si dipartono dalle regioni più centrali. Dunque, secondo gli autori è stata l‘interazione tra i venti stellari lenti e veloci presenti nell’ambiente di Abell 78 ad aver riscaldato il gas di oltre un milione di gradi, rendendolo perciò brillante ai raggi X. In questo modo, gli astronomi hanno potuto rivelare l’emissione di questo gas caldo grazie alle osservazioni condotte con l’osservatorio spaziale dell’ESA XMM-Newton, notando delle forti somiglianze con un’altra nebulosa “ritornata alla vita” (Abell 30).


The Astrophysical Journal: J. A. Toalá et al. 2015 – THE BORN-AGAIN PLANETARY NEBULA A78: AN X-RAY TWIN OF A30

arXiv: The born-again planetary nebula A78: an X-ray twin of A30