Residuo polveroso della supernova. clicca per ingrandire
Un residuo di supernova nella Piccola nuvola di Magellano ha solo 1.000 anni; rendendolo uno dei più giovani mai scoperti. Le attuali teorie sulle supernovae prevedono che dovrebbe avere 100 volte la polvere che gli astronomi possono rilevare. È possibile che le onde d'urto della supernova abbiano impedito la formazione di polvere o che grandi quantità di polvere più fredda non siano state viste dagli strumenti a infrarossi.
Uno dei resti di supernova più giovani conosciuti, una sfera di polvere rossa incandescente creata dall'esplosione 1.000 anni fa di una stella supermassiccio in una galassia vicina, la piccola nuvola di Magellano, presenta lo stesso problema delle stelle esplosive nella nostra galassia: troppa poca polvere .
Le recenti misurazioni dell'Università della California, Berkeley, degli astronomi che utilizzano telecamere a infrarossi a bordo dello Spitzer Space Telescope della NASA mostrano al massimo la centesima quantità di polvere prevista dalle attuali teorie delle supernovae a collasso del nucleo, a malapena la massa dei pianeti nel sistema solare .
La discrepanza rappresenta una sfida per gli scienziati che cercano di comprendere le origini delle stelle nell'universo primordiale, poiché si ritiene che la polvere prodotta principalmente da stelle esplosive semini la formazione di stelle di nuova generazione. Mentre i resti di stelle esplosive supermassicci nella galassia della Via Lattea mostrano anche meno polvere di quanto previsto, gli astronomi avevano sperato che le supernovae nella Nuvola di Magellano Piccola meno evoluta si accordassero di più con i loro modelli.
"La maggior parte del lavoro precedente era focalizzata solo sulla nostra galassia perché non avevamo abbastanza risoluzione per guardare più lontano in altre galassie", ha detto l'astrofisico Snezana Stanimirovic, un ricercatore associato presso l'UC Berkeley. “Ma con Spitzer possiamo ottenere osservazioni ad altissima risoluzione della Nuvola Magellanica Piccola, che dista 200.000 anni luce. Poiché le supernovae nella Piccola nuvola di Magellano sperimentano condizioni simili a quelle che ci aspettiamo per le prime galassie, questo è un test unico per la formazione di polvere nell'universo primordiale. "
Stanimirovic riporta le sue scoperte in una presentazione e in una conferenza stampa oggi (martedì 6 giugno) in una riunione della American Astronomical Society a Calgary, Alberta, Canada.
Stanimirovic ipotizza che la discrepanza tra teoria e osservazioni potrebbe derivare da qualcosa che influisce sull'efficienza con cui gli elementi pesanti si condensano in polvere, da un tasso molto più alto di distruzione della polvere nelle onde d'urto energetiche della supernova o perché gli astronomi mancano di una quantità molto più grande di molto più fredda polvere che potrebbe essere nascosta dalle telecamere a infrarossi.
Questa scoperta suggerisce anche che i siti alternativi di formazione della polvere, in particolare i venti potenti provenienti da stelle massicce, potrebbero contribuire maggiormente alla raccolta di polveri nelle galassie primordiali rispetto alle supernovae.
Si pensa che stelle massicce - cioè stelle che sono dalle 10 alle 40 volte più grandi del nostro sole - concludano la loro vita con un massiccio crollo dei loro nuclei che spazza via gli strati esterni delle stelle, spargendo elementi pesanti come silicio, carbonio e ferro in espansione nuvole sferiche. Si ritiene che questa polvere sia la fonte di materiale per la formazione di una nuova generazione di stelle con elementi più pesanti, i cosiddetti "metalli", oltre al molto più abbondante idrogeno e gas elio.
Stanimirovic e colleghi della UC Berkeley, dell'Università di Harvard, del California Institute of Technology (Caltech), della Boston University e di numerosi istituti internazionali formano una collaborazione chiamata Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Il gruppo sfrutta la risoluzione senza precedenti del telescopio Spitzer per studiare le interazioni nella galassia tra stelle massicce, nuvole di polvere molecolare e il loro ambiente.
Secondo Alberto Bolatto, ricercatore associato della UC Berkeley e principale investigatore del progetto S3MC, "la piccola nuvola di Magellano è come un laboratorio per testare la formazione di polvere nelle galassie con condizioni molto più vicine a quelle delle galassie nell'universo primordiale".
"La maggior parte delle radiazioni prodotte dai resti di supernova viene emessa nella parte infrarossa dello spettro", ha dichiarato Bryan Gaensler del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian a Cambridge, Massachussets. "Con Spitzer, possiamo finalmente vedere che aspetto hanno davvero questi oggetti “.
Chiamata galassia nana irregolare, la piccola nuvola di Magellano e il suo compagno, la grande nuvola di Magellano, orbitano attorno alla Via Lattea molto più grande. Tutti e tre hanno circa 13 miliardi di anni. Nel corso degli eoni, la Via Lattea ha spinto e trascinato queste galassie satellitari, creando turbolenze interne probabilmente responsabili del più lento tasso di formazione stellare, e quindi dell'evoluzione rallentata che fa sembrare la Piccola Nuvola Magellanica come galassie molto più giovani viste più lontano.
"Questa galassia ha davvero avuto un passato selvaggio", ha detto Stanimirovic. Per questo motivo, tuttavia, "il contenuto di polvere e l'abbondanza di elementi pesanti nella piccola nuvola di Magellano sono molto più bassi rispetto alla nostra galassia", ha detto, "mentre il campo di radiazione interstellare dalle stelle è più intenso rispetto alla galassia della Via Lattea . Tutti questi elementi erano presenti nell'universo primordiale. "
Grazie alle 50 ore di osservazione con Infrared Array Camera di Spitzer (IRAC) e Multiband Imaging Photometer (MIPS), il team del sondaggio S3MC ha ripreso la parte centrale della galassia nel 2005. In un pezzo di quell'immagine, Stanimirovic ha notato una bolla sferica rossa che scoprì che corrispondeva esattamente a una potente fonte di raggi X osservata precedentemente dal satellite Chandra X-ray Observatory della NASA. La palla si rivelò essere un residuo di supernova, 1E0102.2-7219, molto studiato negli ultimi anni nelle bande ottiche, a raggi X e radio, ma mai visto prima nell'infrarosso.
La radiazione infrarossa viene emessa da oggetti caldi e, in effetti, la radiazione proveniente dal residuo della supernova, visibile in una sola fascia di lunghezza d'onda, indicava che la bolla di polvere millenaria era quasi uniformemente 120 Kelvin, corrispondente a 244 gradi Fahrenheit sotto zero. E0102, tra il terzo più giovane di tutti i resti di supernova conosciuti, probabilmente derivò dall'esplosione di una stella 20 volte più grande del sole e da allora i detriti si sono espansi a circa 1.000 chilometri al secondo (2 milioni di miglia all'ora).
I dati a infrarossi hanno offerto l'opportunità di vedere se le generazioni precedenti di stelle - quelle con basse abbondanze di metalli pesanti - corrispondono più da vicino alle attuali teorie sulla formazione di polvere nell'esplosione di stelle supermassicci. Sfortunatamente, la quantità di polvere - quasi un millesimo della massa del Sole - era almeno 100 volte inferiore alle previsioni, simile alla situazione con il noto residuo di supernova Cassiopea A nella Via Lattea.
Il team S3MC pianifica future osservazioni spettroscopiche con il telescopio Spitzer che fornirà informazioni sulla composizione chimica dei granelli di polvere formati nelle esplosioni di supernova.
Il lavoro è stato sponsorizzato dalla National Aeronautics and Space Administration e dalla National Science Foundation.
Il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, gestisce la missione Spitzer Space Telescope per la direzione della missione scientifica della NASA, con sede a Washington, DC. Le operazioni scientifiche vengono condotte allo Spitzer Science Center di Caltech, sempre a Pasadena. JPL è una divisione di Caltech.
Fonte originale: UC Berkeley News Release
