Una rete di filamenti molto più complessa di quanto mostrassero le osservazioni precedenti offre nuovi elementi per ricostruire la supernova del 1181, uno degli eventi stellari storici più insoliti ancora accessibili all’indagine astronomica. Le nuove immagini ottenute con Gemini North mostrano che le strutture radiali di Pa 30, il probabile resto dell’esplosione, non sono filamenti uniformi: sono formate da successioni di piccoli nodi di gas, una caratteristica che introduce nuovi vincoli per comprenderne origine ed evoluzione.
Le osservazioni sono state realizzate con il Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) installato sul telescopio Gemini North, a Maunakea, nelle Hawaii, una delle due componenti dell’International Gemini Observatory, operato da NSF NOIRLab. L’analisi, guidata da Timothy Cunningham e Ilaria Caiazzo, è stata pubblicata su The Astrophysical Journal.
Il salto osservativo è significativo. Nelle immagini in banda stretta dello zolfo ionizzato [S II], il gruppo di ricerca ha individuato circa dieci volte più strutture filamentari rispetto agli studi precedenti. Ma è soprattutto la morfologia interna a fornire la novità: quelli che apparivano come tratti continui che si allontanano radialmente dal centro risultano costituiti da cascate di nodi o addensamenti.
«Pa 30 has always looked like a cosmic firework, but our observations show that its filaments have a surprisingly intricate structure», ha spiegato Cunningham. «Instead of simple streaks, we see chains of bright knots extending outward from the center».
Dai filamenti ai nodi: cosa mostrano le nuove osservazioni
Le dimensioni misurate aiutano a definire la scala fisica di queste strutture. I profili dei filamenti osservati in [S II] presentano una larghezza mediana di 0,7 secondi d’arco, rispetto a un seeing di circa 0,50 secondi d’arco. Il risultato fornisce indicazioni che almeno parte dei filamenti sia stata risolta e porta a stimare per i nodi una dimensione caratteristica dell’ordine di 10¹⁶ centimetri.
Le immagini nell’ossigeno doppiamente ionizzato [O III] aggiungono un altro elemento: forniscono la prima conferma che l’emissione diffusa in [O III] rilevata in precedenza ha origine negli stessi filamenti osservati in [S II]. La combinazione delle due tracce consente quindi di collegare componenti che finora non erano state osservativamente ricondotte alla medesima struttura filamentare.
La distribuzione a nodi potrebbe conservare informazioni sulle condizioni incontrate dal materiale espulso mentre si propagava dopo l’esplosione. Secondo l’interpretazione discussa dagli autori, variazioni termiche o di densità nel mezzo circumstellare potrebbero aver contribuito a modellare gli ejecta durante la loro espansione radiale. Le nuove immagini non chiudono quindi il problema dell’origine dei filamenti, ma forniscono una geometria osservativa molto più precisa con cui confrontare i modelli fisici.
Lo studio individua inoltre un centro della nebulosa compatibile con la posizione della stella centrale. Questo risultato indica che il residuo stellare non avrebbe ricevuto un forte moto trasversale in seguito all’esplosione: il limite superiore a 3σ ricavato dai ricercatori per la velocità del cosiddetto kick è di circa 100 chilometri al secondo. È un ulteriore parametro osservativo con cui restringere le possibili ricostruzioni dell’evento che ha generato Pa 30.
Pa 30 e la supernova del 1181: il legame con una rara esplosione di tipo Iax
L’interesse scientifico di Pa 30 deriva anche dalla sua possibile identificazione con un evento astronomico documentato quasi 850 anni fa. Fonti storiche cinesi, giapponesi e arabe registrarono nel 1181 la comparsa di una nuova sorgente luminosa nel cielo. Otto testi indipendenti collocano le prime osservazioni tra il 4 e il 6 agosto 1181; l’oggetto rimase visibile per 185 giorni.
Pa 30 è emersa come candidata al residuo di quell’esplosione soltanto in epoca recente. La nebulosa fu individuata nel 2013 dall’astrofilo statunitense Dana Patchick nell’ambito di una ricerca di nebulose planetarie nei dati del Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Osservazioni successive mostrarono una struttura quasi sferica attraversata da lunghi filamenti radiali e permisero di collegarne età, dimensioni ed espansione all’evento storico del 1181.
Il quadro è particolarmente rilevante perché Pa 30 viene studiata come residuo di una supernova di tipo Iax, una classe peculiare di esplosioni termonucleari. Precedenti lavori hanno associato il sistema a uno scenario che coinvolge nane bianche, mentre la stella rimasta al centro e la composizione insolita della nebulosa rendono Pa 30 un laboratorio raro per verificare come possano evolvere questi eventi.
È proprio in questo contesto che la nuova risoluzione dei filamenti assume il suo peso scientifico. Sapere che le strutture radiali non sono uniformi, ma frammentate in addensamenti su scale dell’ordine di 10¹⁶ centimetri, introduce un nuovo vincolo osservativo sui meccanismi capaci di produrre la particolare morfologia di Pa 30. Il passaggio è da una descrizione complessiva della nebulosa alla possibilità di studiarne la struttura interna e confrontarla con la fisica dell’espansione degli ejecta.
Le osservazioni di Gemini North non risolvono definitivamente la natura dell’esplosione del 1181. Rendono però più dettagliato il set di evidenze con cui affrontarla: composizione dei filamenti, loro dimensione, distribuzione dei nodi, coincidenza del centro della nebulosa con la stella residua e comportamento delle diverse linee di emissione diventano parametri da riprodurre nei modelli.
A quasi nove secoli dalle cronache che registrarono quella nuova luce nel cielo, Pa 30 mostra così come l’integrazione tra documentazione astronomica storica e osservazioni ad alta sensibilità possa trasformare un evento del passato in un laboratorio per la fisica delle esplosioni stellari rare.
Fonte dati: NSF NOIRLab
Michelangelo Moles laureato magistrale in Corporate Communication e Media è specializzato nei temi della space economy e della blue economy, con particolare attenzione agli aspetti legati all’innovazione, alla comunicazione strategica e alla divulgazione dei nuovi modelli economici connessi al mare e allo spazio.
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