Combinando i dati ottenuti dal telescopio spaziale James Webb e dal telescopio spaziale Chandra nei raggi X, un team di ricercatori della Purdue University, negli USA, è riuscito a spigare la natura di una particolare struttura – soprannominata Green Monster (“Mostro Verde”) – all'interno di Cassiopea A, il resto dell'esplosione di una supernova a circa 11.000 anni luce da noi nella costellazione di Cassiopea.
Nell'immagine che vedete in alto, il “Green Monster” appare come muro semicircolare di gas al centro di Cassiopea A di color verde. Finora la sua origine non era nota; oggi invece, grazie alla collaborazione dei due telescopi spaziali, abbiamo scoperto che la struttura è composta di materiale presente attorno alla stella prima che esplodesse come supernova, investito dall'onda d'urto dell'esplosione. Questa scoperta può aiutare gli astronomi a comprendere meglio i processi fisici avvenuti al momento dell'esplosione della supernova.
Cos'è il “Green Monster”
Chiariamo subito una cosa: il Green Monster non è realmente verde. James Webb infatti raccoglie luce infrarossa, mentre Chandra lavora nei raggi X. Quindi non c'è luce visibile nell'immagine composita: i colori che vediamo sono assegnati arbitrariamente (si dice che l'immagine è in falsi colori).
Premesso questo, il Green Monster è stato scoperto soltanto nell'aprile 2023, proprio grazie alle osservazioni nel medio infrarosso dello strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) montato a bordo del telescopio James Webb.
Il soprannome affibbiato a questo “muro verde” nelle immagini di James Webb richiama quello del grande muro dipinto di verde che caratterizza lo storico campo da baseball di Fenway Park, a Boston, famoso per rendere particolarmente difficili i fuori campo in quello stadio.
La scoperta sull'origine del Green Monster
Dai soli dati di James Webb, però, non era chiaro cosa avesse dato origine a questa struttura. Ecco perché è stato usato Chandra, un telescopio che osserva radiazione elettromagnetica nella banda dei raggi X.
Combinare immagini ottenute in diverse lunghezze d'onda è una tecnica molto usata in astronomia, perché ogni banda di osservazione (radio, microonde, infrarossi, visibile, ultravioletta, X, gamma) mette in risalto diverse caratteristiche chimiche e fisiche della materia che emette, assorbe, o riflette la radiazione, e dunque si adatta a osservare particolari fenomeni astrofisici.
Nel caso di queste nuove immagini, i raggi X catturati da Chandra individuano i materiali espulsi dall'esplosione stellare e riscaldati a milioni di gradi dall'energia delle onde d'urto generate dalla supernova durante l'esplosione. James Webb, invece, grazie agli infrarossi osserva principalmente le polveri non ancora raggiunte da queste onde d'urto. I due strumenti, insieme, possono quindi darci un censimento abbastanza completo del materiale contenuto in Cassiopea A.
Combinando le informazioni provenienti dai due strumenti, gli astronomi hanno potuto determinare la natura del Green Monster: quando l'antica stella esplose come supernova, quel materiale circondava l'astro; poi venne investito dall'onda d'urto e con il passare del tempo ha raggiunto la configurazione attuale.
L'enorme dettaglio delle immagini di James Webb ha rivelato anche la presenza di buchi nei bordi filamentosi del Green Monster. Alla luce della recente scoperta, la spiegazione è chiara: queste sono vere e proprie perforazioni provocate dal materiale espulso dalla supernova.
L'importanza della scoperta
Questo risultato ci dice una cosa nuova e importante: anche se il Green Monster si trova al centro di Cassiopea A ed emette infrarossi, non è composto da materiale “incontaminato”, cioè mai raggiunto dall'onda d'urto dall'esplosione, ma è una struttura che copre la parte più interna del resto di supernova, impedendoci così di osservare il materiale “incontaminato”.
Gli astronomi tuttavia sono pieni di risorse: facendosi aiutare da simulazioni al computer, complesse tecniche di rimozione digitale e dai dati di altri telescopi (come NuSTAR, della NASA, che osserva nei raggi X), è stato possibile ricreare la mappa più dettagliata del materiale “incontaminato” (pristine nell'immagine qui sotto) in un resto di supernova.
Questo ci permette di comprendere in dettaglio come i materiali della stella siano stati proiettati nello spazio durante l'esplosione della supernova, e la loro interazione con i gas e le polveri già presenti nello spazio intorno alla stella progenitrice.
Cassiopea A: un'esplosione misteriosa
Ricostruendo all'indietro nel tempo il movimento dei materiali di Cassiopea A è possibile stimare che la luce dovuta all'esplosione stellare abbia raggiunto la Terra più di 300 anni fa, intorno al 1690. Non ci sono però documenti che testimonino di una stella apparsa inaspettatamente in quel periodo. Come spiegare questo fatto?
È possibile che la polvere interstellare abbia oscurato parzialmente o totalmente la supernova, oppure che la luce sia stata assorbita dagli strati esterni della stella espulsi prima dell'esplosione vera e propria.
Un'altra possibilità, affascinante ma improbabile, è che la supernova corrispondente a Cassiopea A sia stata la cosiddetta “stella di mezzogiorno” osservata durante il giorno nel 1630 e associata dalla tradizione britannica alla nascita del sovrano Carlo II d'Inghilterra. Le tempistiche rendono però poco plausibile questa interpretazione.
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