L’Universo in 3D

La nostra visione dell’Universo ha un limite che sembra insuperabile: il “punto di osservazione”. In altre parole, quello che noi vediamo si mostra sotto una direzione ben precisa, ossia quella del nostro pianeta o al limite del nostro sistema solare. E questo è soprattutto vero per gli oggetti “vicini”, quelli cioè che appartengono alla nostra galassia. Ma qualcosa sta cambiando, anzi è già cambiato. Un gruppo di astronomi dell’Università di Harvard ha adottato una tecnica complessa e raffinata per riuscire a vedere una stella esplosa, e la sua relativa supernova, da diversi angoli di vista.

L’oggetto in questione è la celebre supernova Cassopea A, esplosa 330 anni fa. Anzi, per essere più chiari, la prima luce dell’esplosione è arrivata a noi 330 anni fa, ma essa era partita ben prima, dato che la supernova si trova a circa 16000 anni luce da noi. Ma cosa stiamo in realtà guardando noi? Esattamente la luce della nebulosa che avvolge la stella esplosa, o, meglio ancora, la luce della stella che si riflette sul gas della nebulosa e arriva poi fino a noi. Ovviamente, riflessioni in punti diversi della nube danno luogo a immagini diverse anche temporalmente. In parole più semplici, succede esattamente quello che capiterebbe all’interno di una enorme caverna irregolare. In questo caso dobbiamo considerare il suono e non la luce. Esclamiamo ad alta voce una parole qualsiasi, meglio se corta, magari proprio: “Eco!”. Il suono si rifletterà contro le parete e tornerà indietro creando la ben nota eco. In particolari condizioni si avranno eco diverse a seconda delle varie pareti. E’ proprio quello che capita alla luce della stella esplosa. Essa colpisce le nubi espulse in diverse direzioni e le loro riflessioni, arrivando lulla Terra, daranno luogo a eco di luce. Come se fossimo dentro a una stanza di prova per un vestito e fossimo circondati da una serie di specchi che ci mostrano l’aspetto dell’indumento e di come ci “calza” sotto vari punti di vista: di dietro, di lato, davanti… Al posto degli specchi, basta considerare varie zone della nube interstellare che circonda la sorgente luminosa.

Inoltre, una eco arriva a noi in tempi diversi a causa del diverso tempo che il suono impiega a colpire la parete e a tornare indietro fino a noi. Analogamente succede per le eco di luce. Anche per loro la luce impiega più o meno tempo per colpire la nebulosa e tornare indietro verso la stella e poi verso di noi. Date le distanze in gioco all’interno della nebulosa che si espande, le differenze temporali possono anche essere di secoli. Quindi queste eco luminose non solo ci mostrano la luce della stella esplosa da diverse angolazioni, ma ci raccontano anche la sua storia. Una visione veramente tridimensionale!

Molti pensavano che una supernova fosse come un gigantesco fuoco d’artificio che si espandesse secondo una forma simmetrica, uguale in tutte le direzioni (e quindi praticamente uguale se visto da diverse posizioni). Lo studio delle eco luminose ha invece mostrato che ciò che capita è ben diverso ed ogni direzione ha una visione del fenomeno diversa.

I ricercatori di Harvard hanno osservato segnali di gas che stanno viaggiando verso particolari direzioni a velocità dell’ordine di poco meno di 4000 km/sec, molto più veloci che in altre. Insomma l’esplosione appare ben diversa in una direzione piuttosto che in un’altra. Questo fatto era già stato suggerito precedentemente osservando che una stella a neutroni (il probabile resto di una supernova) veniva lanciata nello spazio a velocità molto elevata in una particolare direzione. Una semplice applicazione del principio newtoniano di azione e reazione: l’esplosione spingeva il gas ida un lato e la stella dall’altro.

Attraverso un accurato e delicato assemblaggio delle misure delle eco luminose, dei movimenti della stella a neutroni e dei dati ricevuti nella lunghezza d’onda X, gli astronomi sono riusciti a creare un modello a tre dimensioni della supernova Cassiopea A.
Il telescopio Mayall di 4 metri dell’Osservatorio di Kitt Peak ha permesso di ottenere le eco luminose, mentre gli spettri sono stati ottenuti al telescopio Keck da 10 metri. Le osservazioni X con Chandra. Un’immagine di quest’ultimo è riportata in Fig. 1.

Figura 1. Un’immagine della supernova Cassiopea A ottenuta dall’Osservatorio a raggi X Chandra. Le zone rosse, verdi e blu si riferiscono a regioni dove è massima l’intensità dei raggi X a bassa, media e alta energia, rispettivamente. Questa immagine ci mostra “solo” ciò che rimane della stella esplosa, mentre le eco luminose ci illustrano la stessa esplosione attraverso la sua riflessione nelle diverse direzioni (Fonte: NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M.D.Stage et al.)

Ben più affascinante è il modello generale ottenuto al computer e basato sull’assemblaggio delle varie osservazioni. In pratica non solo vediamo l’evoluzione della nube interstellare, ma la stessa stella che ha emesso la luce poi riflessa dal gas. Eccezionale!

Per saperne di più:
http://arxiv.org/abs/1003.5660