Caratteristiche misteriose si nascondono nella luce del vicino infrarosso
Come un ornamento lucido e rotondo pronto per essere posizionato nel punto perfetto sull’albero delle vacanze, i resti della supernova Cassiopeia A (Cas A) brillano in una nuova immagine del telescopio spaziale James Webb della NASA. nell’ambito di Vacanze 2023 alla Casa Bianca, La First Lady degli Stati Uniti, la Dott.ssa Jill Biden, ha lanciato il primo Calendario dell’Avvento della Casa Bianca. Per mostrare la “magia, meraviglia e gioia” delle festività natalizie, il dottor Biden e la NASA festeggiano con questa nuova immagine di Webb.
Sebbene tutto sia luminoso, questa scena non è la proverbiale notte silenziosa. La Webb NIRCam (fotocamera nel vicino infrarosso) di Cas A mostra questo starburst con una risoluzione precedentemente irraggiungibile a queste lunghezze d’onda. Questa vista ad alta risoluzione rivela dettagli intricati del guscio di materiale in espansione che collide con il gas rilasciato dalla stella prima che esploda.
Cas A è uno dei resti di supernova più studiati di tutto l’universo. Nel corso degli anni sono nati osservatori terrestri e spaziali, inclusa la NASA Osservatorio a raggi X Chandra, Telescopio spaziale HubbleE in pensione Telescopio spaziale Spitzer Hanno compilato un’immagine a più lunghezze d’onda dei resti del corpo.
Tuttavia, gli astronomi sono ora entrati in una nuova era nello studio di Cas A. Nell’aprile 2023 è stato scoperto lo strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb. Questo capitolo è iniziato, rivelando caratteristiche nuove e inaspettate all’interno del guscio interno dei resti di supernova. Molte di queste caratteristiche non sono visibili nella nuova immagine NIRCam e gli astronomi stanno indagando sul perché.
Immagine: Cassiopea A (NIRCam)
“Come schegge di vetro”
La luce infrarossa è invisibile ai nostri occhi, quindi gli elaboratori di immagini e gli scienziati traducono queste lunghezze d’onda della luce in colori visibili. In questa immagine più recente di Cas A, i colori sono assegnati a diversi filtri NIRCam e ciascuno di questi colori indica un’attività diversa che si verifica all’interno dell’oggetto.
A prima vista, l’immagine NIRCam potrebbe apparire meno colorata dell’immagine MIRI. Tuttavia, ciò è dovuto semplicemente alle lunghezze d’onda alle quali il materiale dell’oggetto emette la sua luce.
I colori più visibili nella nuova immagine di Webb sono i grumi arancione brillante e rosa chiaro che compongono la crosta interna dei resti di supernova. La vista acuta di Webb è in grado di rilevare i più piccoli grumi di gas, costituiti da zolfo, ossigeno, argon e neon, provenienti dalla stella stessa. In questo gas c’è una miscela di polvere e particelle, che alla fine diventeranno componenti di nuove stelle e sistemi planetari. Alcuni dei filamenti di detriti sono così piccoli che nemmeno Loeb riesce a risolverli, il che significa che hanno una larghezza paragonabile o inferiore a 10 miliardi di miglia (circa 100 unità astronomiche). In confronto, l’intera Cas A si estende per 10 anni luce, ovvero 60 trilioni di miglia.
“Grazie alla risoluzione della NIRCam, ora possiamo vedere come la stella morente si è completamente frantumata quando è esplosa, lasciando dietro di sé filamenti che assomigliano a minuscoli frammenti di vetro”, ha affermato Dani Milisavljevic della Purdue University, che guida il gruppo di ricerca. “È davvero incredibile che dopo tutti questi anni di studio Cas A ora possiamo risolvere questi dettagli, che ci forniscono informazioni trasformative su come questa stella è esplosa”.
Immagine: Cassiopea A NIRCam/MIRI
Il mostro verde nascosto
Confrontando la nuova visione nel vicino infrarosso di Webb di Cas A con la vista nel medio infrarosso, la sua cavità interna e il guscio esterno sono stranamente incolori.
I bordi del guscio interno principale, che apparivano in arancione intenso e rosso nell’immagine MIRI, ora sembrano fumo proveniente da un falò. Questo si riferisce al punto in cui l’onda di esplosione della supernova si scontra con il materiale che circonda la stella. La polvere nel materiale che circonda la stella è troppo fredda per essere rilevata direttamente alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso, ma brilla nel medio infrarosso.
I ricercatori affermano che il colore bianco è la luce proveniente dalla radiazione di sincrotrone, che viene emessa attraverso lo spettro elettromagnetico, compreso il vicino infrarosso. Sono generati da particelle cariche che viaggiano a velocità estremamente elevate e si avvolgono attorno alle linee del campo magnetico. La radiazione di sincrotrone è visibile anche nei gusci a forma di bolla nella metà inferiore della cavità interna.
Nell’immagine nel vicino infrarosso mancava anche l’anello di luce verde nella cavità centrale di Cas A che brillava nel medio infrarosso, che il gruppo di ricerca ha chiamato il Mostro Verde. Questa caratteristica è stata descritta come “difficile da capire” dai ricercatori dopo averli osservati per la prima volta.
Sebbene il colore verde del mostro verde non sia visibile nella NIRCam, ciò che rimane della luce del vicino infrarosso in quella regione potrebbe fornire informazioni su questa misteriosa caratteristica. I fori circolari visibili nell’immagine MIRI sono debolmente delineati dall’emissione bianca e viola nell’immagine NIRCam – questo rappresenta il gas ionizzato. I ricercatori ritengono che ciò sia dovuto ai detriti della supernova che corrono attraverso il gas e formano il gas lasciato dalla stella prima che esploda.
Foto: caratteristiche della sedia A
Baby Cass A
I ricercatori sono rimasti stupiti anche da una caratteristica notevole nell’angolo inferiore destro del campo visivo della NIRCam. Chiamano quella grande massa a strisce Baby Cas A, perché sembra il discendente di una grande supernova.
Questa è un’eco di luce, dove la luce dell’esplosione della stella è arrivata molto tempo fa, riscaldando la polvere lontana, che brilla mentre si raffredda. La complessità della struttura della polvere e l’apparente vicinanza di Baby Cas A allo stesso Cas A interessano particolarmente i ricercatori. Infatti, Baby Cas A si trova a circa 170 anni luce oltre il resto della supernova.
Ci sono anche molti echi di luce più piccoli sparsi nella nuova immagine Webb.
Il resto della supernova Cas A si trova a 11.000 anni luce di distanza nella costellazione di Cassiopea. Dal nostro punto di vista, si stima che sia esploso circa 340 anni fa.
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo. Webb risolve i misteri del nostro sistema solare, guarda oltre i mondi lontani attorno ad altre stelle ed esplora le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. WEB è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l’ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.
Comunicazione mediatica
Laura Betz – laura.e.betz@nasa.gov, Rob Gautreaux– rob.gutro@nasa.gov
NASA Centro di volo spaziale Goddard, Cintura verde, Maryland.
Hanna Brown – hbraun@stsci.edu, Cristina Pulliam – cpulliam@stsci.edu
Istituto di scienze del telescopio spazialeBaltimora, Maryland.
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