Un gruppo di
ricerca guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Università
degli Studi di Palermo ha approfondito lo studio di un sistema unico nel suo
genere: una pulsar e un resto di supernova situati a oltre 6500 anni luce sopra
il piano della nostra galassia, la Via Lattea, in una zona finora considerata
estremamente rarefatta e quasi priva di oggetti di questo tipo. A darne notizia
in una nota è l’Istituto Nazionale di Astrofisica. Grazie a nuove osservazioni
e analisi, pubblicate sulla rivista Astronomy & Astrophysics, la
ricerca sfida l’idea che queste regioni periferiche della galassia siano poco
attive dal punto di vista energetico, offrendo nuovi importanti spunti
sull’origine e l’evoluzione delle stelle massicce. A oltre 6500 anni luce sopra
il piano della Via Lattea, dove la densità di stelle si dirada e il vuoto
interstellare domina, un sistema estremo sfida le regole dell’evoluzione
stellare. È lì, spiega INAF, che è stato identificato un raro resto di
supernova associato a una pulsar in fuga, nota con il nome di Calvera, un
omaggio all’antagonista del film “I Magnifici 7”, film western del 1960 diretto
da John Sturges. Come il suo omonimo cinematografico, Calvera si muove ai
margini, fuori dalle regole, e sta riscrivendo ciò che sappiamo sulla vita e la
morte delle stelle massicce nelle regioni più estreme della nostra galassia.
La storia del
resto di supernova di Calvera inizia nel 2022, quando grazie allo strumento
LOFAR - un network europeo di radiotelescopi progettato per osservare il cielo
a basse frequenze - viene individuata una struttura estesa e quasi
perfettamente circolare, interpretabile come un resto di supernova. Si trova a
circa 37 gradi di latitudine galattica, molto lontano dal piano della galassia,
dove solitamente si concentrano le esplosioni stellari. A pochi arcominuti di
distanza, una pulsar già nota agli astronomi per la sua intensa emissione nei
raggi X e battezzata anch’essa Calvera, si presenta come potenziale compagna
del resto di supernova. Tuttavia, la sua traiettoria mostra un moto proprio
molto marcato, circa 78 milliarcosecondi all’anno, che suggerisce che si stia
allontanando dal centro dell’esplosione. Il quadro che emerge è quello di un
legame fisico tra i due oggetti: una stella massiccia esplosa migliaia di anni
fa, che ha lasciato dietro di sé un guscio di gas in espansione e una stella di
neutroni in fuga.
Per ricostruire
questa storia cosmica, un team guidato da Emanuele Greco dell’INAF ha
analizzato osservazioni dettagliate nella banda dei raggi X ottenute con il
satellite XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea. Le proprietà del gas caldo
all’interno del resto di supernova, combinate con il moto della pulsar e le
informazioni multi-banda raccolte da diversi strumenti, hanno permesso di
stimare età e distanza del sistema. Le analisi indicano che il resto di
supernova si trova a una distanza compresa tra 13.000 e 16.500 anni luce, e che
ha un’età tra i 10.000 e i 20.000 anni. Dati perfettamente compatibili con
quelli della pulsar, che rafforzano l’ipotesi di un’origine comune.
Emanuele Greco, ricercatore INAF presso la sede di Palermo.
“Le stelle
massicce - cioè almeno otto volte più grandi del Sole - si formano quasi
esclusivamente sul piano galattico, dove la densità del gas è più alta e
favorisce la nascita stellare”, spiega Greco. “Trovarne i resti a simili
distanze dal piano è estremamente raro. La nostra analisi ha permesso di
stimare con maggiore precisione la distanza, l’età e perfino le caratteristiche
della possibile stella progenitrice che ha originato sia la pulsar Calvera che
il suo resto di supernova”.
A rendere il
quadro ancora più interessante è il fatto che il sistema si trovi in un
ambiente molto diverso da quello tipico del piano galattico. L’emissione di
raggi gamma rilevata nel sistema proviene, infatti, da un ambiente estremamente
rarefatto, lontano dalle regioni dense del piano galattico. Tradizionalmente si
pensa che per attivare uno dei principali meccanismi di produzione della
radiazione gamma siano necessarie elevate densità di particelle, soprattutto di
protoni. Questo risultato, invece, mostra che anche nelle “periferie” della
galassia, considerate per lo più “vuote”, possono esistere le condizioni
sufficienti ad attivare meccanismi energetici intensi, capaci di produrre
emissione gamma in modo efficiente.
“Grazie ai
telescopi spaziali come XMM-Newton e Fermi/LAT, e a strumenti terrestri come il
Telescopio Nazionale Galileo, possiamo analizzare i resti di supernova e le
pulsar in diverse bande dello spettro elettromagnetico”, prosegue Greco. “Nel
caso di Calvera, abbiamo mostrato che anche in ambienti rarefatti può esserci
emissione di plasma a milioni di gradi, se l’onda d’urto dell’esplosione
incontra addensamenti locali. Questi addensamenti, a loro volta, raccontano
qualcosa sulla storia evolutiva della stella che è esplosa”.
Il lavoro nasce
dalla collaborazione tra le sedi INAF di Palermo e Milano, che hanno unito
competenze complementari: da un lato lo studio degli oggetti compatti come le
pulsar, dall’altro l’analisi delle strutture diffuse associate ai resti di
supernova. Le osservazioni effettuate con il Telescopio Nazionale Galileo
mostrano la presenza di filamenti di idrogeno ionizzato, mentre nei raggi X si
evidenzia una struttura estesa ma compatta, coerente con l’impatto dell’onda
d’urto sui materiali presenti nell’ambiente e rilasciati dalla stella
progenitrice di Calvera. Questo indica che la zona, seppur remota, può
presentare localmente degli addensamenti di materia, al contrario di quanto si
assume per le regioni ad alta latitudine galattica.
La scoperta - e
il legame tra la pulsar Calvera e il suo resto di supernova – dimostrano, evidenzia
INAF, che anche lontano dal piano galattico possono trovarsi, in modo del tutto
inatteso, stelle massicce. Alcune di queste riescono a sfuggire al loro luogo
di origine e a esplodere come supernovae in regioni remote della Galassia,
lasciando dietro di sé una nube di gas in espansione e un oggetto compatto come
una stella di neutroni.
“Il nostro
studio mostra che anche le zone più tranquille e apparentemente vuote della
galassia possono nascondere processi estremi”, conclude Greco. “Non solo
abbiamo vincolato le proprietà fisiche del sistema Calvera con precisione, ma
abbiamo anche dimostrato che, localmente, è possibile trovare densità
sufficienti a generare emissioni X e gamma anche molto lontano dal piano
galattico. Una scoperta che ci invita a guardare con occhi nuovi alle periferie
della Via Lattea”.
In primo piano:
Immagine nei raggi X della stella di neutroni Calvera, indicata dal cerchio
giallo, e della regione di emissione diffusa oggetto di studio di questo
articolo, identificata dall'ellisse bianca. Il materiale responsabile
dell'emissione osservata ha una temperatura compresa tra 1 e 10 milioni di
gradi Celsius. Crediti: E. Greco, INAF.
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