Un'immagine dell'osservatorio a raggi X di Chandra del residuo di supernova Cassiopea A. Credito: NASA / CXC
Il residuo di supernova Cassiopea A (Cas A) è sempre stato un enigma. Mentre l'esplosione che ha creato questa supernova è stata ovviamente un evento potente, la luminosità visiva dell'esplosione verificatasi oltre 300 anni fa è stata molto meno di una normale supernova, e in effetti è stata trascurata nel 1600 - e gli astronomi non lo sanno perché. Un altro mistero è se l'esplosione che ha prodotto il Cas A abbia lasciato una stella di neutroni, un buco nero o niente. Ma nel 1999, gli astronomi hanno scoperto un oggetto luminoso sconosciuto nel cuore di Cas A. Ora, nuove osservazioni con l'osservatorio a raggi X di Chandra mostrano che questo oggetto è una stella di neutroni. Ma gli enigmi non finiscono qui: questa stella di neutroni ha un'atmosfera carbonica. Questa è la prima volta che questo tipo di atmosfera viene rilevato attorno a un oggetto così piccolo e denso.
L'oggetto al centro è molto piccolo - solo circa 20 km di larghezza, il che è stato fondamentale per identificarlo come una stella di neutroni, ha affermato Craig Heinke dell'Università di Alberta. Heinke è coautore con Wynn Ho dell'Università di Southampton, nel Regno Unito, su un articolo che appare nell'edizione del 5 novembre di Nature.
"Gli unici due tipi di stelle che sappiamo che sono così piccoli sono stelle di neutroni e buchi neri", ha detto Heinke a Space Magazine. “Possiamo escludere che si tratta di un buco nero, perché nessuna luce può fuoriuscire dai buchi neri, quindi qualsiasi radiografia che vediamo dai buchi neri proviene in realtà dal materiale che cade nel buco nero. Tali raggi X sarebbero altamente variabili, dal momento che non si vede mai lo stesso materiale due volte, ma non vediamo alcuna fluttuazione nella luminosità di questo oggetto ".
Heinke ha detto che l'Osservatorio ai raggi X di Chandra è l'unico telescopio che ha una visione abbastanza nitida da osservare questo oggetto all'interno di un residuo di supernova così luminoso.
Ma l'aspetto più insolito di questa stella di neutroni è la sua atmosfera di carbonio. Le stelle di neutroni sono per lo più costituite da neutroni, ma hanno uno strato sottile di materia normale sulla superficie, compresa un'atmosfera sottile molto calda di 10 cm. Le stelle di neutroni precedentemente studiate hanno tutte atmosfere di idrogeno, il che è previsto, poiché l'intensa gravità della stella di neutroni stratifica l'atmosfera, mettendo in primo piano l'elemento più leggero, l'idrogeno.
Ma non così con questo oggetto nel Cas A.
"Siamo stati in grado di produrre modelli per la radiazione a raggi X di una stella di neutroni con diverse possibili atmosfere", ha dichiarato Heinke in un'intervista via e-mail. "Solo l'atmosfera di carbonio può spiegare tutti i dati che vediamo, quindi siamo abbastanza sicuri che questa stella di neutroni abbia un'atmosfera di carbonio, la prima volta che abbiamo visto un'atmosfera diversa su una stella di neutroni".
L'impressione di un artista della stella di neutroni nel Caso A mostra la minima estensione dell'atmosfera di carbonio. L'atmosfera terrestre è mostrata alla stessa scala della stella di neutroni. Credito: NASA / CXC / M.Weiss
In che modo Heinke e il suo team spiegano la mancanza di idrogeno ed elio su questa stella di neutroni? Pensa a Cas A come a un bambino.
"Pensiamo di capire che, a causa dell'età veramente giovane di questo oggetto, lo vediamo alla tenera età di soli 330 anni, rispetto ad altre stelle di neutroni che hanno migliaia di anni", ha detto. "Durante l'esplosione della supernova che ha creato questa stella di neutroni (mentre il nucleo della stella collassa fino a un oggetto di dimensioni urbane, con una densità incredibilmente alta superiore ai nuclei atomici), la stella di neutroni è stata riscaldata ad alte temperature, fino a un miliardo gradi. Ora si è raffreddato di alcuni milioni di gradi, ma riteniamo che le sue alte temperature fossero sufficienti per produrre fusione nucleare sulla superficie della stella di neutroni, fondendo l'idrogeno e l'elio in carbonio ".
Grazie a questa scoperta, i ricercatori hanno ora accesso al ciclo di vita completo di una supernova e impareranno di più sul ruolo che le stelle che esplodono svolgono nella composizione dell'universo. Ad esempio, la maggior parte dei minerali trovati sulla Terra sono prodotti di supernovae.
"Questa scoperta ci aiuta a capire come nascono le stelle di neutroni in violente esplosioni di supernova", ha affermato Heinke.
Fonte: Intervista a Craig Heinke
