Non molto tempo dopo l’esplosione della Supernova 1987a, gli astronomi erano impegnati a fare previsioni su come sarebbe potuta apparire tra qualche anno. Hanno suggerito che presto sarebbe apparsa una pulsar, e molti hanno detto che la nube di gas in espansione avrebbe incontrato materiale che era stato espulso presto dalla stella. L'impatto illuminerebbe l'area circostante l'evento e brillerebbe come un diamante.
Oggi gli astronomi osservano il luogo della catastrofe stellare e vedono un anello di luce luminoso e in espansione. Nel corso degli anni, la sua forma si è trasformata in un filo di perle dall'aspetto bitorzoluto. Cosa succede a influenzare il suo aspetto? La risposta sta in quella che viene chiamata “instabilità del corvo”. Vediamo questo processo aerodinamico quando i vortici sulle punte delle ali di un aereo interagiscono con i getti dei suoi motori. L’instabilità fa sì che il flusso si divida in una serie di “anelli” di vortice.
Questo tipo di instabilità potrebbe spiegare perché la Supernova 1987a ha formato un filo di perle, afferma Michael Wadas, uno studente laureato dell’Università del Michigan. “La parte sorprendente di questo è che lo stesso meccanismo che annulla le scie degli aerei potrebbe essere qui”, ha detto Wadas, che ora sta svolgendo un lavoro di laurea al Caltech. Se questo fosse vero, contribuirebbe notevolmente a spiegare perché esistono quelle perle spettrali.
Circa 1978 A e il filo di perle
La luce e i neutrini della Supernova 1987a raggiunsero la Terra il 23 febbraio 1987. La stella madre, Sanduleak -69 202, si trova a circa 168.000 anni luce di distanza nella Grande Nube di Magellano. È esplosa come una supernova di Tipo II, la prima nell'era moderna a mostrare agli astronomi i dettagli di una supernova che collassa nel suo nucleo. Da allora, gli astronomi hanno osservato un anello di materiale espulso e un'onda d'urto derivante dall'esplosione stessa diffondersi nello spazio. Si era scontrato con la caduta di materiale in precedenza nella vita della stella. Ha una stella di neutroni al centro. Gli astronomi lo hanno scoperto nel 2019 e lo hanno osservato utilizzando osservatori a raggi X e gamma.
Diversi mesi dopo l'esplosione, gli astronomi hanno utilizzato il telescopio spaziale Hubble per fotografare gli anelli luminosi che circondano il luogo dell'esplosione. Quel materiale proveniva dal vento stellare della stella progenitrice. La luce ultravioletta proveniente dall'esplosione ha ionizzato i gas nella nuvola. L'anello interno si trova a circa due terzi di un anno luce dalla stella madre. Alla fine, le espulsioni in espansione della supernova nel 2001 entrarono in collisione con essa, riscaldandola ancora di più. L’onda d’urto si è ora espansa oltre gli anelli, lasciando dietro di sé sacche di polvere calda e nubi luminose di gas. La turbolenza di quell'onda d'urto e il danno che ha inflitto alle aree dell'anello interno sono ciò che ha creato la “perla”.
Teorie concorrenti sulla serie
Allora, qual è la fisica dietro le perle? Gli astronomi hanno cercato di spiegare la corda utilizzando quella che viene chiamata instabilità di Rayleigh-Taylor. Si verifica quando due liquidi (o plasma) con densità diverse interagiscono tra loro. Pensa al petrolio e all’acqua che cercano di mescolarsi, o al pesante flusso di lava che fuoriesce da un vulcano. La reazione forma forme interessanti e prevedibili nei liquidi. Per il 1978a, il “liquido” più denso è il materiale espulso durante l'esplosione della supernova. Si scontra con una nuvola meno densa di materiale precedentemente espulso che si è diffuso nello spazio. Tuttavia, ci sono problemi nell’utilizzare l’instabilità di Rayleigh-Taylor per spiegare ciò che vediamo nel sito di una supernova.
“L'instabilità di Rayleigh-Taylor ti direbbe che potrebbero esserci delle masse, ma sarebbe molto difficile realizzarne un certo numero”, ha detto Wadas, che ha proposto l'instabilità di Crow in un articolo appena pubblicato sulla rivista Physical Review Letters. I jet sono un paragone migliore perché i vortici delle estremità alari interrompono la lunga e liscia linea dei jet. I vortici confluiscono l'uno nell'altro, lasciando lacune prevedibili.
Per esplorare questa idea, Wadas e i suoi colleghi hanno simulato il modo in cui i venti spingono il modello della nuvola verso l’esterno, tirandone anche la superficie. La parte superiore e quella inferiore della nuvola furono espulse più velocemente del centro. Ciò la fece raggomitolare su se stessa, creando un'instabilità del corvo che divise la nuvola in 32 grumi uguali, simili a fili di perla, nel 1987a (che contenevano 30-40 grumi). Questo numero previsto di blocchi è il motivo per cui il team ha proposto l'instabilità del corvo come fattore di formazione della catena. Pensano anche che potrebbe aiutare a prevedere la formazione di più anelli conici attorno al luogo dell’esplosione o quando la polvere si accumula attorno alla stella per formare pianeti. Recenti immagini a infrarossi scattate dal telescopio spaziale James Webb sembrano mostrare più grumi nell'anello, e sarà interessante vedere se ne appariranno altri in futuro.
per maggiori informazioni
Spiegare il “filo di perle” della supernova.
Meccanismo idrodinamico di clustering lungo gli anelli equatoriali di SN1987A e altre stelle
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