Il flash di una supernova ha illuminato materiale interstellare normalmente invisibile.
Lo spazio tra le stelle è pieno di gas e polvere, noti come mezzo interstellare, di varia consistenza e spesso non visibili.
Il telescopio James Webb della NASA è coinvolto in un programma scientifico, denominato “Resolving the dynamic ISM with IR echoes in Cas A” che si riferisce allo studio e alla caratterizzazione del mezzo interstellare (ISM) nella regione circostante Cassiopea A, un noto resto di supernova. L’analisi si basa sugli echi infrarossi (IR echoes), ossia delle radiazioni emesse da polveri riscaldate dai lampi di radiazione provenienti dall’evento esplosivo.
Analizzando queste emissioni, è possibile tracciare le proprietà dinamiche del mezzo interstellare, come la densità, la composizione e la distribuzione oltre a comprendere meglio l’interazione tra l’onda d’urto della supernova ed il materiale circostante.
Il ricercatore principale dell’indagine, Jacob Jencson della Caltech/IPAC di Pasadena, è rimasto impressionato dal dettaglio raggiunto nell’osservare il bagliore infrarosso scaturito da un serie di eventi.
Tutto ebbe origine quando il nucleo di una stella massiccia collassò creando un’onda d’urto propagatasi verso l’esterno fino a squarciare la stella. Questa circostanza produsse un breve ed intenso impulso di raggi X e luce ultravioletta capace di viaggiare verso lo spazio circostante. Circa 350 anni dopo, questa radiazione raggiunse il materiale interstellare, illuminandolo, riscaldandolo e provocandone il bagliore nella banda dell’infrarosso.
Webb ha rivelato particolari che ricordano i nodi e le spirali delle venature del legno. I dati stanno consentendo agli astrofisici di descrivere la struttura 3D di polvere e gas interstellari.
Josh Peek, dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, ha commentato come si vedano strati come in una cipolla.
“Pensiamo che ogni regione densa e polverosa che vediamo, insieme alle zone nascoste, appaiano così all’interno. Non siamo mai stati in grado di guardare dentro prima”.
Le immagini della NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb evidenziano echi di luce che si creano quando una stella esplode, irradiando luce nei grumi di polvere vicini e facendoli brillare in uno schema in continua espansione.
Gli echi di luce a lunghezze d’onda visibili (come quelli visti intorno alla stella V838 Monocerotis) sono dovuti alla luce riflessa dal materiale interstellare. Al contrario, gli echi di luce a lunghezze d’onda infrarosse si verificano quando la polvere viene riscaldata da radiazioni energetiche e poi s’illumina. Questi fenomeni sono estremamente rari perché richiedono un tipo specifico di esplosione di supernova con un breve impulso di radiazione.
I ricercatori si sono dedicati ad un’eco di luce precedentemente osservata nel 2008 dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, ormai in pensione.
Tre anni di riprese con Webb hanno permesso di approfittare della sua risoluzione per ottenere dettagli incredibili all’interno di questi echi luminosi e la loro espansione nell’arco di poche settimane. Un intervallo di tempo sorprendentemente breve, considerando che la maggior parte degli oggetti cosmici rimane invariata per tutta la durata di una vita umana.
I filamenti hanno strutture simili a fogli influenzabili dai campi magnetici interstellari. Le immagini indicano che hanno scale notevolmente piccole di circa 400 unità astronomiche, o meno di un centesimo di anno luce. Un’unità astronomica, o UA, è la distanza media Terra-Sole. Per avere un riferimento, l’orbita di Nettuno ha un diametro di 60 UA.
Le informazioni segnalano anche regioni dense e strettamente avvolte (come nodi nel legno) che rappresentano delle isole magnetiche all’interno dei campi magnetici.
Armin Rest dello Space Telescope Science Institute, ha spiegato come si sia realizzata una sorte di TAC, con tre sezioni prese in tre momenti diversi che consentiranno di esaminare la struttura 3D, cambiando l’approccio di studio al mezzo interstellare.
Il prossimo Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA condurrà un’indagine del piano galattico che potrebbe trovare prove di ulteriori echi di luce infrarossa per futuri approfondimenti mirati con Webb.
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Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI – Josh Peek
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