LO STUDIO SU ASTRONOMY & ASTROPHYSICS

Tutti i metalli di Cassiopeia A passati ai raggi X

Un nuovo metodo diagnostico per identificare ejecta ricchi di metalli nei resti di supernova è stato messo a punto da un team di astrofisici guidati da Emanuele Greco dell’Università di Palermo

     03/07/2020
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Mappa del flusso di fotoni nella banda 0.3-7 keV (raggi X) del resto di supernova Cas A, con evidenziate alcune regioni analizzate nello studio, e la posizione attuale dell’onda d’urto inversa. Crediti: E. Greco et al., A&A, 2020

I resti di supernova sono nebulose in rapida espansione formate dalle esplosioni di supernova. Queste nebulose sono composte dal mezzo interstellare che viene investito e riscaldato dall’onda d’urto prodotta dall’esplosione, e dagli addensamenti di materiale stellare espulsi quando la stella è esplosa, chiamati ejecta. Gli ejecta sono localizzati dietro l’onda d’urto, viaggiando a velocità minori, e spesso vengono riscaldati dall’onda d’urto inversa: un’onda d’urto che viaggia più lentamente, talvolta verso l’interno, prodotta dall’interazione tra l’onda d’urto e il mezzo interstellare. Sia mezzo interstellare che ejecta raggiungono quindi temperature di milioni di gradi, emettendo principalmente ai raggi X.

L’analisi delle abbondanze chimiche degli ejecta fornisce l’unico metodo di indagine che permette di studiare la sintesi di elementi chimici pesanti sia all’interno della stella prima che esplodesse, che durante l’esplosione della supernova e nel resto di supernova stesso. Purtroppo, però, la strumentazione attualmente disponibile per analisi spettroscopiche ai raggi X non ha la risoluzione sufficiente per consentire di distinguere le righe degli elementi appartenenti agli ejecta piuttosto che al mezzo interstellare riscaldato dall’onda d’urto. Questo può condurre a conclusioni sbagliate sulle proprietà chimiche degli ejecta.

Emanuele Greco (Università di Palermo; Inaf Palermo; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam)

Un team di ricercatori guidato dall’astrofisico Emanuele Greco dell’Università di Palermo (e associato Inaf) ha analizzato in dettaglio i meccanismi di emissione di raggi X dai resti di supernova – principalmente, emissione da Bremmstrahlung prodotta da particelle il cui moto viene deflesso da campi elettrici, emissione dovuta a ricombinazione atomica, o emissione di righe – alla ricerca di segnali che siano attribuibili in maniera univoca ad ejecta ricchi di elementi più pesanti di idrogeno ed elio (dunque quegli elementi che gli astronomi chiamano genericamente “metalli”).

Il team è riuscito a definire una nuova analisi diagnostica capace di identificare gli ejecta ricchi di metalli, applicandola con successo al resto di supernova Cas A.

«Questo lavoro», spiega Greco a Media Inaf, «è nato con l’idea di mostrare come la prossima generazione di telescopi X, basati sulla moderna tecnologia dei microcalorimetri, sarà in grado di aprire nuove finestre sullo studio di sorgenti estese, come i resti di supernova. In particolare, grazie a Xrism e più avanti ad Athena, sarà possibile identificare nuovi strumenti diagnostici per lo studio di abbondanze e masse di elementi pesanti, permettendo di confrontare meglio tali valori osservativi con quelli previsti dai modelli di nucleosintesi. Inoltre, grazie alla sintesi dell’emissione X proveniente da Cassiopeia A, abbiamo fornito un target ideale per la futura applicazione di questa nuova diagnostica. La logica conseguenza sarà quindi quella di osservare tale oggetto per confermare le nostre previsioni».

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