Nel nostro cielo mancano le supernove. Le stelle vivono per milioni o miliardi di anni. Ma dato il gran numero di stelle nella Via Lattea, dovremmo comunque aspettarci queste morti stellari catastrofiche ogni 30-50 anni. Poche di quelle esplosioni saranno a portata di occhio nudo della Terra. Nova è dal latino che significa'nuovo'. Negli ultimi 2000 anni, gli umani hanno visto apparire nel cielo circa sette 'nuove' stelle, alcune abbastanza luminose da essere viste durante il giorno, fino a quando non sono sbiadite dopo l'esplosione iniziale. Anche se non vediamo una nuova stella apparire nel cielo da oltre 400 anni, possiamo vedere ilconseguenzecon i telescopi – i resti di supernova (SNR) – i gas caldi in espansione delle esplosioni stellari. Gli SNR sono visibili fino a 150.000 anni prima di svanire nella Galassia. Quindi, facendo i conti, dovrebbero esserci circa 1200 SNR visibili nel nostro cielo, ma siamo riusciti a trovarne solo circa 300. Questo fino a quando 'Hoinga' è stato scoperto di recente . Prende il nome dalla città natale del primo autore scienziato Werner Becker, il cui team di ricerca ha trovato il SNR utilizzando il Indagine a raggi X eROSITA All-Sky , Hoinga è uno dei più grandi SNR mai visti.
Composito dell'immagine a raggi X (rosa) e radio (blu) di Hoinga. I raggi X scoperti da eROSITA sono emessi dai detriti caldi della stella progenitrice esplosa. Le antenne radio sulla Terra rilevano l'emissione di radiazioni dagli elettroni nel guscio esterno della supernova
Credito: eROSITA/MPE (raggi X), CHIPASS/SPASS/N. Hurley-Walker, ICRAR-Curtin (Radio)
Gigante Nascosto
Hoinga è grande. Veramente grande. Il SNR copre 4 gradi del cielo, otto volte più ampio della Luna Piena. La domanda ovvia: come potevano gli astronomi non aver già trovato qualcosa di COS enorme? Hoinga non è dove di solito cerchiamo la supernova. La maggior parte delle nostre ricerche SNR si concentra sul piano della Galassia verso il nucleo della Via Lattea, dove ci aspetteremmo di trovare la concentrazione più densa di stelle più vecchie ed esplose. Ma Hoinga è stato trovato ad alte latitudini al di fuori del piano della Galassia.
Inoltre, Hoinga si nasconde nel cieloperchéè così grande. A questa scala, l'SNR è difficile da distinguere dalle altre grandi strutture di polvere e gas che compongono la Galassia nota come 'Cirro Galattico'. È come cercare di vedere una singola nuvola in un cielo coperto. Il cirro galattico eclissa Hoinga anche nella luce radio, spesso usata per cercare SNR, costringendo Hoinga a nascondersi sullo sfondo. Riferimenti incrociati con i vecchi sondaggi radio del cielo, il team di ricerca ha determinato Hoingaavevaè stato osservato prima, ma non è mai stato identificato come SNR a causa del suo bagliore relativamente debole nella radio. Qui eROSITA ha un vantaggio in quanto vede i raggi X. Hoinga risplende più luminoso alla luce dei raggi X rispetto al Cirrus Galattico, permettendogli di distinguersi dalla Galassia per essere scoperto.
Immagine codificata a colori della prima indagine a raggi X all-sky condotta da eROSITA per un periodo di sei mesi (rosso: 0,3-0,6 keV, verde: 0,6-1 keV, blu: 1-2,3 keV). (Nota 0,1 keV si traduce in una temperatura del gas di circa 1,1 milioni di gradi) Quelli bolle centrali risalendo dal centro della Via Lattea (la striscia blu che attraversa il centro) sono state anche importanti scoperte di eROSITA di attività passate nel centro della nostra galassia millenni fa. credito Account Twitter eROSITA
il capostipite
Man mano che le stelle invecchiano, bruciando la loro riserva di idrogeno, finiranno la loro vita in modi diversi a seconda della loro massa. Le stelle di massa inferiore come il nostro Sole si gonfiano fino a diventare giganti rosse che alla fine perdono i loro strati esterni nello spazio. Il nucleo esausto della stella viene rivelato sotto gli strati sparso: un globo di carbonio incandescente altamente compresso delle dimensioni della Terra noto come nana bianca. È fondamentalmente un diamante spaziale caldo delle dimensioni di un pianeta. Nessuna esplosione drammatica. Si raffredderanno per eoni per diventare una 'nana nera'. Sorprendentemente, l'Universo stesso è non abbastanza vecchio che qualsiasi nana bianca si sia completamente raffreddata fino a diventare una nana neraancora. Il 99% delle star finirà la propria vita in questo modo. Tuttavia, data una spinta, le nane bianche a volte possono ancora creare supernova.
Le nane bianche non stanno generando nuova energia, ma stanno disperdendo il calore residuo nello spazio. Tuttavia, se intrappolata dalla gravità in una coppia binaria con un'altra stella, il materiale della stella compagna può essere trascinato sulla nana bianca. Se la nana bianca raccoglie materiale sufficiente per superare una soglia critica di 1,44 masse solari (la massa del nostro Sole), si verifica una reazione 'fuga' in cui una grande frazione della stella super-densa subisce una fusione nucleare simultanea...in pochi secondi . Le temperature salgono amiliardidi gradi (il nucleo del nostro Sole è di ben 15 milioni in confronto) e la stella raggiunge quella che gli astronomi chiamano tranquillamente 'energia non vincolante' - BOOM! Le supernove delle nane bianche sono classificate come supernove di tipo Ia.
Il residuo di supernova G299 è anche il prodotto di una stella nana bianca esplosa/ Questa è esplosa circa 4500 anni fa. credito Osservatorio a raggi X Chandra della NASA
Al contrario, l'1% delle stelle più massicce diventa supernova da solo senza la necessità di un compagno da cui attingere materiale. Queste stelle esplodono e creano oggetti esotici sotto forma di buchi neri o pulsar – un super-super-oggetto denso del peso di diverse masse solari stipato in una sfera di 15 km. Le esplosioni di stelle massicce sono note come 'supernova da collasso del nucleo' o di tipo II. Pulsar e buchi neri sono sorgenti di raggi X all'interno del SNR circostante. Tuttavia, Hoinga non dispone di un oggetto a raggi X centrale. Ci sono 11 'sorgenti puntiformi' di raggi X (non gas diffuso ma punti concentrati di energia) situati visibilmente 'all'interno' dell'Hoinga SNR che potrebbero essere pulsar o buchi neri. Tuttavia queste fonti sembrano essere in primo piano o sullo sfondo. Senza una fonte centrale di raggi X, è probabile che la stella progenitrice di Hoinga fosse una nana bianca. A differenza di una stella massiccia che esplode e si lascia dietro il nucleo che diventa una pulsar o un buco nero, una nana biancaerail nucleo rimanente di una stella. Quando esplode, la sorgente puntiforme viene distrutta.
Diversi tipi di supernova – Video di Universe Today di Fraser Cain
Nella luce
Determinare le altre caratteristiche di Hoinga è difficile perché l'SNR si trova al di fuori del piano galattico lontano da altri oggetti che possiamo usare come riferimento. Quando gli SNR si trovano nel piano galattico, sono circondati da pulsar la cui distanza è più facile da misurare rispetto alle nubi di gas diffuse. Non ci sono pulsar conosciute nel cielo entro 20 gradi da Hoinga. Il team di ricerca fornisce quindi una misurazione della distanza rispetto ad altri SNR noti.
In regioni dello spazio come il Nubi di Magellano – galassie satellite della Via Lattea con regioni di formazione stellare massicce – vediamo SNR con luminosità e forma simili a quelle di Hoinga con distanze note. Disegnando contrasti e somiglianze, i ricercatori concludono che la distanza da Hoinga deve essere di almeno 450 parsec (circa 1470 anni luce). Sappiamo anche che la maggior parte degli SNR osservati con la forma di Hoinga non supera il 100pc (326 anni luce) di diametro. Sapere quanto è ampio il SNR ci dà anche indizi sulla sua distanza che suggeriscono che Hoinga è al massimo a 1200 parsec (3900 anni luce) di distanza. Quindi ora abbiamo una distanza massima e minima.
La regione che circonda Hoinga dopo aver contaminato le fonti di oggetti sullo sfondo distanti, gli oggetti in primo piano più vicini e i 'Cirrus' galattici vengono filtrati dall'immagine. Hoinga è l'oggetto a forma di mezzaluna nell'immagine a destra. Il punto giallo brillante in alto a destra è il distante ammasso di galassie Hydra A che dista quasi un miliardo di anni luce c. Becker e altri 2021
I ricercatori possono anche dedurre la distanza in base alle osservazioni di un'altra supernova molto nota chiamata Vela. Vela è esplosa circa 12.000 anni fa creando una pulsar. L'SNR risultante è una delle immagini dello spazio più incredibili che abbia mai visto . Sapendo quanto è luminosa Vela, possiamo confrontare i due resti come un altro punto di dati per restringere il nostro intervallo 450-1200pc per determinare che Hoinga probabilmente risiede 500pc (1630 anni luce) dalla Terra.
Energia nel buio
eROSITA ha fatto la scoperta di Hoinga con un solo passaggio del suo All-Sky X-ray Survey fornendo la speranza che altri SNR nascosti siano pronti per essere trovati. Il dispositivo scansiona l'intero cielo a una velocità di 0,025 gradi al secondo, completando una scansione ogni sei mesi. Lanciata a luglio 2019, la prima scansione è stata completata il 12 giugno 2020 con otto indagini totali pianificate in 4 anni. eROSITA è di per sé lo strumento principale a bordo della missione russo-tedesca “Spectrum-Roentgen-Gamma” o “SGR” lanciata da Baikonur in Kazakistan. Mentre diverse missioni eseguono sondaggi All-Sky, SGR è stata la prima a completare un sondaggio All-Sky a raggi X.
Al di fuori della caccia alla supernova, SGR sta osservando i movimenti degli ammassi di galassie per ottenere informazioni sull''Energia Oscura', la forza poco compresa che si ritiene sia la causa dell'espansione dell'Universo. Come l'imminente James Webb Space Telescope, SGR non è in orbita attorno alla Terra, ma è piuttosto parcheggiato a 'L2' o Lagrange 2 , una sorta di tasca gravitazionale creata dall'interazione tra Terra, Sole e Luna (pensa a quei vortici vorticosi nell'acqua che ti seguono su una barca. Se schiuma o detriti vengono catturati nel vortice, vengono insieme a tu per la corsa). Poiché i raggi X vengono assorbiti dall'atmosfera terrestre, è meglio posizionare il telescopio a raggi X nello spazio dove vive SGR.
Ritaglio dall'alto dell'immagine più grande del rilevamento di tutto il cielo SRG/eROSITA. Il resto della supernova di Hoinga è segnato. La grande sorgente luminosa nel quadrante inferiore dell'immagine proviene dal resto di supernova 'Vela'. I colori dell'immagine sono correlati con le energie dei fotoni a raggi X rilevati. Il rosso rappresenta l'intervallo di energia 0,3-0,6 keV, il verde 0,6-1,0 keV e il blu 1,0-2,3 keV. Credito immagine e testo. SRG/eROSITA
Con ogni passaggio del sondaggio All-Sky, verranno rivelati maggiori dettagli su oggetti come Hoinga. Combinato con altri sondaggi all-sky in corso , e gigante nuovi progetti di telescopi , stiamo accumulando più dati sul cielo che mai. È probabile che troveremo molti più SNR e più cose interessanti sull'Universo che alla fine ci aiutano a capire noi stessi. Supernova ci ha creato! Le stelle cucinano elementi pesanti come nichel e ferro, ma tutto ciò che è più pesante di loro sulla tavola periodica è creato da queste esplosioni stellari che poi seminano la materia prima della nostra stessa esistenza attraverso il Cosmo. Abbiamo prove che il nostro sistema solare si è arricchito di detriti di supernova fin dal 4.567 miliardi di anni fa . Vedere i resti di queste esplosioni è conoscere meglio le forze che ci hanno portato ad essere.
eROSITA Mission Panoramica Animazione - credit eROSITA
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Comunicato stampa Articolo: Hoinga SNR | Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre (mpg.de)
Pubblicazione di ricerca originale (accesso aperto)
Astronomia senza telescopio – Alchimia di supernova – Universe Today
eROSITA (@eROSITA_SRG) / Twitter
eROSITA | Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre (mpg.de)
Mosaico di resti di supernova di Vela | Direzione della missione scientifica (nasa.gov)
Cattiva astronomia | Il resto della supernova Vela è un'area di caos nel cielo (syfy.com)