Supernova a tre dimensioni

Sappiamo che il Sole morirà in modo non eccessivamente violento, trasformandosi in nana bianca e producendo una bellissima e delicata nebulosa planetaria. Le stelle più grandi si aspettano invece una fine estremamente più drammatica. Dopo una breve vita, esplodono espellendo materiale sotto forma di Supernova. Questo è quello che è accaduto circa 168000 anni fa ad una stella massiccia appartenente alla Grande Nube di Magellano (che dista da noi proprio tale distanza) e la luce della sua esplosione ha raggiunto la Terra il 23 febbraio del 1987. Chiamata SN 1987A divenne subito una fantastica occasione per gli astronomi. Dopo 383 anni finalmente si riusciva a vedere non solo una supernova ad occhio nudo (terza magnitudine ), ma soprattutto con gli occhi speciali dei più grandi telescopi.

La sua evoluzione è stata seguito passo dopo passo e si è visto formare la nebulosa di gas e polvere espulsa nella catastrofe cosmica. La Fig. 1 ci mostra come appariva la Grande Nube di Magellano prima e dopo la morte della stella.

Figura 1. La Grande Nube di Magellano e la stella morente prima della sua esplosione (a destra). A sinistra, lo stesso campo visivo con il lampo di luce accecante apparso al momento della formazione della Supernova.

Essa rappresentò la “prima volta” per molte ricerche astrofisiche: l’osservazione “diretta” di neutrini, la possibilità di “studiare” la stella prima dell’esplosione attraverso le immagini degli archivi astronomici, la rilevazione di elementi radioattivi, la formazione di polvere e l’ipotesi di una struttura non simmetrica.

Oggi, dopo che la forma della nebulosa causata dall’esplosione aveva via via assunto una forma strana e difficile da comprendere (Fig.2), il SINFONI (Spectrograph for INTEGRAL Field Observations in the NEAR Infrared) dell’ESO, applicato al VLT, ha permesso uno studio veramente innovativo: ricostruire in tre dimensioni la struttura della parte centrale del materiale espulso.

Figura 2. La strana forma ad anelli della nebulosa causata dall’esplosione della supernova 1987A, come appare nelle immagini riprese dai “normali” telescopi.

Il risultato ottenuto ci dice che l’evento è stato più potente e veloce in alcune direzioni rispetto ad altre, in modo da causare una forma irregolare. Il primo materiale espulso ha viaggiato all’incredibile velocità di 100 milioni di chilometri all’ora, ossia circa a un decimo della velocità della luce e 100000 volte più veloce di un aereo di linea. Malgrado la straordinaria velocità la materia ha impiegato ben 10 anni per raggiungere un anello di gas e polvere espulso precedentemente dalla stella morente. L’immagine ha anche mostrato che un’altra onda di materiale sta viaggiando dieci volte più piano e che viene scaldata dagli elementi radioattivi formatisi nell’esplosione.

La tecnica base per ottenere questa visione tridimensionale gioca sul fatto di avere per ogni pixel un’informazione della natura e della velocità del gas. In parole povere, ciò vuol dire che oltre alle informazioni sul piano dell’immagine si ottengono dati precisi sulle velocità lungo la linea di vista. Conoscendo il tempo passato dal momento dell’esplosione e dato che il materiale si muove nello spazio liberamente, si può correttamente trasformare la velocità in distanza. Alla fine si ottiene una visione dell’oggetto celeste sia in senso trasversale che radiale.

Più che le parole valgono le immagini. Il filmino che segue unisce le immagini prese in modo tradizionale dagli strumenti dell’ESO fino alla ricostruzione fatta dal computer in tre dimensioni. Un viaggio straordinario!

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