Riassunto:
I resti di una stella esplosa circa 850 anni fa stanno mettendo in discussione la tradizionale comprensione delle esplosioni di supernova. Un gruppo di ricerca internazionale ha utilizzato il telescopio Gemini North per ottenere le immagini osservative più chiare fino ad oggi, e ha scoperto che c’è un gran numero di strutture di gas precedentemente irrisolte nascoste all’interno del famoso resto di supernova Pa 30. Ciò che è ancora più sorprendente è che la stella che ha causato l’esplosione non è stata completamente distrutta, ma è sopravvissuta fino ad oggi.
Pa 30 si trova a circa 7.500 anni luce dalla Terra. La sua periferia esterna mostra una forma radiale simile a un dente di leone, per questo da tempo attira l'attenzione degli astronomi. Questo obiettivo è stato originariamente scoperto da uno scienziato cittadino nel 2013. Successivamente, gli astronomi hanno stabilito che era correlato a un'esplosione di supernova registrata nel 1181 d.C. Questo evento astronomico è stato registrato in modo indipendente da astronomi provenienti da Cina, Giappone e regione araba. Con questa conferma, Pa 30 diventa una delle sole cinque supernove storiche chiaramente documentate prima dell’invenzione dei telescopi e per le quali alla fine furono trovate controparti rimanenti.
La ricerca è stata co-guidata da Tim Cunningham dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicals e Ilaria Caiazzo, assistente professore presso l'Institute of Science and Technology Austria (ISTA), e i risultati sono stati pubblicati sull'Astrophysical Journal.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato il Gemini North Telescope a Mauna Kea, Hawaii, per condurre osservazioni ad alta risoluzione di Pa 30. Analizzando le specifiche lunghezze d'onda della luce emessa dallo zolfo ionizzato e dall'ossigeno doppiamente ionizzato, i ricercatori sono stati in grado di osservare la struttura interna delle rovine con una precisione senza precedenti.
I risultati mostrano che la nuova immagine rivela un numero di strutture gassose simili a filamenti circa dieci volte superiore a quello osservato in precedenza. Piuttosto che flussi fluidi e continui, queste strutture sono costituite da grandi nodi di gas fitti, come perle su un filo.
Caiazzo ha affermato che poiché Pa 30 è relativamente vicino alla Terra, gli scienziati possono vedere dettagli così ricchi. Ha sottolineato che la scala di ciascun nodo di gas è estremamente grande e che anche l’area del sistema solare che si estende dal Sole all’orbita di Nettuno può facilmente ospitarne più di dieci. La consistenza di forma e dimensione di questi nodi di gas è particolarmente sorprendente. Il gruppo di ricerca spera di spiegare in futuro il loro meccanismo di formazione attraverso modelli teorici.
La ricerca ha inoltre confermato ulteriormente che la stella situata al centro della reliquia è una "stella zombie" sopravvissuta all'esplosione di una supernova di tipo Iax.
La supernova di tipo Iax è un evento di esplosione incompleta estremamente raro. A differenza delle supernove tradizionali che distruggono completamente la stella, questo tipo di esplosione lascia dietro di sé un nucleo rimanente. Pa 30 è attualmente l'unico resto di supernova di tipo Iax conosciuto nella Via Lattea. Sebbene gli scienziati abbiano trovato oggetti simili in altre galassie, Pa 30 è l'unico caso in cui è stata osservata direttamente una stella sopravvissuta.
Ricerche precedenti ritenevano che Pa 30 potesse essersi formato dalla collisione di due stelle nane bianche. Le nane bianche sono i resti ad alta densità di stelle che si sono evolute, con un volume vicino alle dimensioni della Terra ma una massa estremamente elevata. Quando due nane bianche si scontrano, possono innescare una rara esplosione di supernova di tipo Iax.
In molti eventi di supernova, poiché l'esplosione non è completamente simmetrica, gli oggetti sopravvissuti di solito acquisiscono una velocità simile al "rinculo" e vengono violentemente allontanati dal centro dell'esplosione. Tuttavia, il gruppo di ricerca ha scoperto che le stelle sopravvissute in Pa 30 si trovano quasi esattamente al centro della nebulosa e la loro velocità di movimento laterale è estremamente lenta.
Caiazzo ha spiegato che la conservazione della quantità di moto in fisica significa che se il processo di esplosione è altamente simmetrico, anche il materiale espulso dovrebbe mantenere una distribuzione simmetrica e la stella rimanente non acquisirà una velocità di rinculo significativa. Le misurazioni del team hanno mostrato che il limite superiore della velocità laterale della stella era così piccolo che difficilmente poteva essere vista lasciare il luogo dell'esplosione.
Questa scoperta fornisce importanti indizi per comprendere come si formano le supernove di tipo Iax.
Sebbene le supernove di tipo Iax siano rare, i ricercatori ritengono che potrebbero esserci molte più reliquie simili nascoste nella Via Lattea. Cunningham ha sottolineato che la storia degli esseri umani che registrano in modo affidabile eventi di esplosioni stellari è solo di circa mille anni, quindi non si può escludere che esista un gran numero di obiettivi simili che non sono stati ancora scoperti, ma sono semplicemente nascosti nelle regioni oscure nel profondo della Via Lattea.
Ha detto che gli scienziati sono molto fortunati a poter studiare ora un corpo celeste così speciale, perché questa esplosione non solo è avvenuta in un periodo storico, ma ha anche lasciato registrazioni di osservazioni indipendenti da più civiltà, fornendo preziose coordinate temporali per l'astronomia moderna.
Il gruppo di ricerca ritiene che man mano che una nuova generazione di grandi telescopi continuerà ad essere utilizzata, ci si aspetta che gli esseri umani scoprano sistemi di "stelle zombie" più simili. Allo stesso tempo, Pa 30 diventerà anche un importante campione di riferimento per identificare tali oggetti.
Attualmente ci sono ancora molti misteri irrisolti nel Pa 30, come ad esempio il modo in cui si formano quei nodi di gas con strutture altamente uniformi. I ricercatori sperano di utilizzare osservazioni più approfondite e analisi di big data in futuro per selezionare i possibili obiettivi nella Via Lattea e nelle galassie vicine.
Cunningham ha affermato che l'astronomia moderna è entrata nell'era dei big data e che le caratteristiche uniche mostrate da Pa 30 aiuteranno i ricercatori a trovare reperti più simili a partire da massicci dati di osservazione.
Caiazzo ha sottolineato che all'aumentare della distanza di osservazione, i segnali celesti diventeranno più deboli e più difficili da risolvere. Sebbene le supernove di tipo Iax possano essere rilevate in galassie distanti, le loro strutture rimanenti sono spesso irrisolte. Pertanto, un obiettivo relativamente vicino e ben conservato come Pa 30 è particolarmente prezioso. In futuro, il gruppo di ricerca prevede di utilizzare le proprietà uniche del Pa 30 per continuare a cercare altre stelle che sono esplose ma sono sopravvissute nella Via Lattea e nelle galassie circostanti.
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