XMM-Newton, Chandra, Wise e Spitzer uniti per risolvere un mistero di 2000 anni

Quest'immagine di RCW 86 è il risultato dell'unione delle osservazioni di quattro diversi telescopi spaziali: XMM–Newton, Chandra, Spitzer e WISE

Un mistero iniziato quasi 2000 anni fa nella lontana Cina è appena stato risolto dai telescopi spaziali americani Spitzer e WISE. Tutto cominciò nel 185 d.C., quando gli astronomi cinesi si resero conto di una nuova stella nella volta celeste – che ora, grazie a degli studi del 1960, sappiamo essere in realtà  una supernova, ossia l'esplosione di una stella. La stella scomparì dopo 8 mesi, e di recente gli astronomi hanno denominato questa stella come «resti della supernova RCW 86» e hanno stabilito la sua distanza, ossia circa 8 mila anni luce dalla superficie terrestre. Ma questi resti interstellari sono avvolti da un mistero che, fino a ieri, sembrava irrisolvibile.
In effetti, è inspiegabile l'eccessiva grandezza dei resti – che, se avessimo un occhio che cattura le lunghezze d'onda dell'infrarosso, vedremmo più grande della Luna piena nel cielo stellato. 

«Questi resti di supernova sono diventati molto grandi, molto velocemente» ha commentato Brian J. Williams, astronomo alla North Carolina State University di Raleigh. Williams è l'autore principale dell'articolo sulla scoperta apparso nell'edizione online dell'Astrophysical Journal. «E' due o tre volte più volte grande di quanto ci aspetteremmo da una supernova che è stata vista esplodere quasi 2000 anni fa. Ora, siamo stati in grado di scoprirne finalmente la causa».

Le osservazioni di Spitzer e di WISE hanno dimostrato che l'esplosione stellare è avvenuta in una cavità, permettendo al materiale espulso dalla stella di viaggiare molto più velocemente e distante rispetto ad una supernova comune. Questa conclusione è stata appoggiata anche da osservazioni precedenti dei telescopi a raggi–X Chandra e dell'europeo XMM–Newton Observatory.

Le osservazioni rivelano che si è trattato di una supernova di tipo Ia, creata dalla morte – abbastanza pacifica in termini astronomici – di una stella simile al nostro Sole, il cui nucleo sopravvissuto si trasformerà poi in una nana bianca. Gli astronomi pensano che la nana bianca sia a sua volta esplosa dopo aver «succhiato» materiale, o propellente, da una vicina stella.

RCW 86 osservata da Spitzer e da WISE

«Una nana bianca è come una brace fumante di un fuoco spento» ha commentato Williams. «Se ci versate benzina sopra, esploderà».

Le osservazioni hanno anche mostrato per la prima volta che una nana bianca può creare una cavità attorno a sé prima di esplodere in un evento di tipo Ia. Questa cavità spiegherebbe perché i resti si siano espansi così tanto. Infatti, questa conclusione elimina il gas e le polveri interstellari che avrebbero frenato il materiale espulso.

Il team di ricercatori è stato anche in grado di misurare la temperatura della polvere che compone i resti di RCW 86, e gli studi hanno portato ad una temperatura di circa – 200 gradi centigradi. Calcolando la quantità di gas presente in grado di riscaldare le polveri ad una tale temperatura, gli astronomi hanno dedotto che l'ambiente è a bassa densità.

Gli scienziati sospettavano inizialmente che RCW 86 fosse il risultato di una supernova a collasso nucleare (ossia di tipo II), il più potente tipo di esplosione stellare. Avevano già visto indizi della presenza della cavità attorno alla stella, ma, all'epoca, questi indizi potevano solamente essere associati a questo tipo si supernove, quando stelle massicce espellono il loro materiale prima di esplodere, creando dei «vuoti» attorno a loro.

Ma altri dati era a sfavore di quest'ipotesi. Osservazioni di Chandra e XMM–Newton indicarono infatti che nell'oggetto vi erano grosse percentuali di ferro, un eloquente segno di una supernova di tipo Ia. Unite alle osservazioni all'infrarosso, è emerso un quadro generale che raffigurava un'esplosione di tipo Ia in una cavità.

«Gli astronomi moderni hanno rivelato un segreto di un mistero cosmico di due millenni solamente per rivelarne un altro» ha commentato Bill Danchi, program scientist delle missioni Spitzer e WISE alla sede della Nasa a Washington. «Ora, con molteplici osservatori che estendono i nostri sensi nello spazio, possiamo apprezzare pienamente la fisica rimarchevole dietro all'agonizzante morte delle stelle, ma siamo ancora impressionati del cosmo come gli astronomi antichi».