Dai nuovi dati provenienti dall'Herschel Space Observatory dell'ESA è stato messo in luce una quantità sorprendentemente grande di polvere fredda nel resto della famosa supernova SN 1987A, che gli astronomi hanno osservato 24 anni fa nella Grande Nube di Magellano, una galassia vicina della Via Lattea.
Con questa scoperta, gli astronomi confermano che le supernove sono in grado di produrre quantità significative di polveri su scale temporali molto brevi. Questo può aiutare a spiegare le osservazioni precedenti, da Herschel e altri osservatori, di abbondante polvere nell'Universo primordiale, come dell'alto redshift delle galassie.
I risultati sono stati pubblicati on line su Science Express.
L'Osservatorio Spaziale Herschel ha aperto una nuova finestra sull'Universo, rivelando il cosmo nelle lunghezze d'onda del lontano infrarosso e sub-millimetrico, una gamma spettrale caratterizzata da una forte emissione di polvere cosmica fredda miscelata con il gas molecolare.
Mentre traccia solo una componente in termini di massa, la polvere cosmica è un costituente fondamentale delle galassie ed è fortemente legata al ciclo di vita delle stelle. La polvere è creata attorno alle stelle ed è particolarmente importante nel contesto della formazione stellare, in quanto svolge un ruolo attivo nelle nubi molecolari in cui nascono le stelle, inoltre, è in agglomerati di polvere che, durante il processo di formazione delle stelle, prendono forma i semi dei sistemi planetari.
Precedenti osservazioni di galassie ad alto redshift avevano dimostrato che la polvere era già presente nell'Universo primordiale. La polvere cosmica è costituita da piccoli grani solidi che contengono una varietà di elementi pesanti tra cui il carbonio, silicio e ferro: la sua formazione deve aver seguito l'inizio della prima generazione di stelle, dove sono stati sintetizzati gli elementi per la prima volta. Quando ha avuto origine esattamente la polvere cosmica nella storia cosmica è ancora materia di dibattito, ed i dettagli dei processi che creano grani di polvere rimangono poco chiari.
Le prime stelle che esplosero come le supernovae solo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang sono sospettate di essere i luoghi di formazione di tale polvere.
Se le supernove sono effettivamente in grado di produrre polvere sufficiente a corrispondere gli importi rilevati in un alto redshift delle galassie, tuttavia, è rimasto a lungo una questione insoluta.
I nuovi dati raccolti con Herschel hanno dimostrato che questo possa effettivamente essere possibile.
"È interessante notare che questo nuovo indizio non viene da osservazioni di galassie molto distanti, ma da uno dei nostri vicini galattici più prossimi", ha commentato Mikako Matsuura presso la University College London, nel Regno Unito. Matsuura è l'autore principale di uno studio che sarà pubblicato sulla rivista Science, che presenta l'analisi delle emissioni di polvere dalla famosa supernova SN 1987A. L'esplosione di questo oggetto è stato osservato 24 anni fa nella Grande Nube di Magellano, una delle galassie nane in orbita intorno alla Via Lattea.
Per la sua vicinanza, ad una distanza di solo 160.000 anni luce, questa supernova è diventata un laboratorio 'locale' in primo piano gli studi della scomparsa stellare.
"Con SN1987A, siamo in grado di indagare i dettagli che sono quasi impossibili da distinguere in supernovae all'interno di galassie più distanti. Questo ci aiuta a migliorare la nostra comprensione di queste esplosioni stellari, che possiamo poi applicare al più ampio contesto dell'evoluzione delle galassie", aggiunge Matsuura.
Le osservazioni sono state eseguite come parte dell'nventario di Herschel, "Programma Chiave dell'Evoluzione delle Galassie nella Nube di Magellano (PATRIMONIO)", una indagine che sonda la grande formazione galattica nelle Nubi di Magellano.
"Non ci aspettavamo di vedere SN1987A quando abbiamo programmato l'indagine", spiega Margaret Meixner, Principal Investigator di PATRIMONIO della Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland.
"Sulla base delle nostre conoscenze attuali di polvere in supernovae, non avremmo potuto prevedere che Herschel avrebbe rilevato questa fonte. E' stata sicuramente una delle più grandi sorprese del nostro progetto", aggiunge.
Il rilevamento di SN1987A con Herschel dimostra che questo oggetto contiene polvere, circa 1000 volte più di quanto indicato da gran parte delle osservazioni svolte in precedenza nel breve e medio infrarosso.
Sulla base dei nuovi dati, la quantità di polveri presenti è stata stimata in quasi l'equivalente alla massa del Sole. Oltre a dimostrare che SN1987A contiene più polvere del previsto, le misure di Herschel hanno portato alla luce un altro fattore importante.
A temperature di 16-23 gradi Kelvin, la componente di recente scoperta è circa 20 volte più fredda rispetto alla polvere rilevata in passato in questo resto di supernova.
Precedenti osservazioni condotte a lunghezze d'onda infrarosse forse non avevano la copertura spettrale adatta o la sensibilità sufficiente per osservare questa emissione.
"Dal momento che nessuna struttura paragonabile a Herschel è esistita negli ultimi due decenni, non possiamo dire con certezza se questa grande quantità di polvere fredda sia stata prodotta di recente o se l'abbiamo osservata solo adesso perché siamo finalmente stati in grado di individuarla con Herschel, fa notare Matsuura.
Ma questo non porta l'importanza del risultato in discussione. "Abbiamo dimostrato che una supernova è in grado di produrre una quantità di polvere paragonabile alla massa del Sole in un periodo cha va da un paio di anni a dodici, un batter d'occhio rispetto alla vita di una stella", aggiunge .
Il capostipite di SN1987A era una stella supergigante blu con una massa di 18-20 masse solari. Stelle più massicce sono ritenute capaci di produrre una quantità ancora più grande di polvere.
Questo studio dimostra chiaramente che le prime supernove sembrano essere state fabbriche di polvere estremamente efficaci e potrebbero quindi essere state le principali fonti di polvere si trovata in redshift alte delle galassie. L'emergere di grandi quantità di polvere nell'Universo primordiale deve aver avuto un profondo impatto sulla dinamica complessiva della formazione stellare, in quanto la polvere è cruciale per il raffreddamento delle nubi molecolari, aumentando l'efficienza e il ritmo di nascita stellare.
"Questo risultato, basato su misure effettuate nel nostro cortile cosmico, fornisce una possibile spiegazione per le osservazioni di Herschel di polvere in galassie molto distanti", sottolinea Göran Pilbratt, Herschel, scienziato del progetto. "Questo dimostra come l'osservatorio ci permette di costruire una più profonda comprensione di come l'Universo si è evoluto nel tempo cosmico," conclude.
I dati di questo studio sono stati raccolti come parte dell'inventario di Herschel sugli agenti dell'evoluzione delle galassie nelle Nubi di Magellano (PATRIMONIO) Programma Key, un sondaggio uniforme della Grande Nube di Magellano, la Piccola Nube di Magellano e il Ponte di Magellano. L'indagine ha come obiettivi l'emissione al lontano infrarosso e la sub-millimetrica dei grani di polvere, che è un tracciante efficace della più fredda polvere nel mezzo interstellare, gli oggetti stellari più profondamente radicati al a polvere espulsa durante la vita delle stelle massicce.
PATRIMONIO colmerà il divario tra gli studi di Herschel della Via Lattea e quelli delle galassie vicine, e fornirà un modello per alto redshift delle galassie.
Herschel è un osservatorio spaziale dell'ESA con strumenti scientifici forniti dalla guida europea consorzi Principal Investigator e con la partecipazione importante della NASA. Lo studio presentato in questo articolo si basa su osservazioni effettuate con i PACS e SPIRE, strumenti a bordo di Herschel.
Lo strumento PACS contiene un fotometro di imaging (fotocamera) e uno spettrometro di immagini. La telecamera funziona in tre fasce centrate rispettivamente su 70, 100 e 160 micron.
PACS è stato sviluppato da un consorzio di istituti guidati da MPE (Germania) e tra UVIE (Austria), KU Leuven, CSL, IMEC (Belgio), CEA, LAM (Francia); MPIA (Germania); INAF-IFSI/OAA / OAP / OAT, LENS, SISSA (Italia); IAC (Spagna). Questo sviluppo è stato supportato dalle agenzie di finanziamento BMVIT (Austria), ESA-PRODEX (Belgio), CEA / CNES (Francia), DLR (Germania), ASI / INAF (Italia), e CICYT / MCYT (Spagna).
Lo strumento SPIRE contiene un fotometro di imaging (fotocamera) e uno spettrometro di immagini. La telecamera funziona in tre bande di lunghezza d'onda centrata su 250, 350 e 500 micron, e puó fare le immagini del cielo contemporaneamente in tre colori nel sub-millimetrico.
SPIRE è stato sviluppato da un consorzio di istituti guidati da Cardiff University. (UK) e tra Univ. Lethbridge (Canada); NAOC (Cina), CEA, LAM (Francia); IFSI, Univ.. Padova (Italia); IAC (Spagna), dell'Osservatorio di Stoccolma (Svezia), Imperial College di Londra, RAL, UCL-MSSL, UKATC, Univ.. Sussex (Regno Unito), Caltech, JPL, NHSC, Univ.. Colorado (USA). Questo sviluppo è stato sostenuto da agenzie nazionali di finanziamento: CSA (Canada); NAOC (Cina), CEA, CNES, CNRS (Francia); ASI (Italia); MCINN (Spagna); SNSB (Svezia); STFC (UK), e NASA (USA).
Credito dell'Immagine in alto: La regione attorno alla Supernova 1987A come vista dai telescopi spaziali Herschel e Hubble. (Credit: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/NASA-JPL/Caltech/UCL/STScI and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA/ESA))
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/07/110707141203.htm
Con questa scoperta, gli astronomi confermano che le supernove sono in grado di produrre quantità significative di polveri su scale temporali molto brevi. Questo può aiutare a spiegare le osservazioni precedenti, da Herschel e altri osservatori, di abbondante polvere nell'Universo primordiale, come dell'alto redshift delle galassie.
I risultati sono stati pubblicati on line su Science Express.
L'Osservatorio Spaziale Herschel ha aperto una nuova finestra sull'Universo, rivelando il cosmo nelle lunghezze d'onda del lontano infrarosso e sub-millimetrico, una gamma spettrale caratterizzata da una forte emissione di polvere cosmica fredda miscelata con il gas molecolare.
Mentre traccia solo una componente in termini di massa, la polvere cosmica è un costituente fondamentale delle galassie ed è fortemente legata al ciclo di vita delle stelle. La polvere è creata attorno alle stelle ed è particolarmente importante nel contesto della formazione stellare, in quanto svolge un ruolo attivo nelle nubi molecolari in cui nascono le stelle, inoltre, è in agglomerati di polvere che, durante il processo di formazione delle stelle, prendono forma i semi dei sistemi planetari.
Precedenti osservazioni di galassie ad alto redshift avevano dimostrato che la polvere era già presente nell'Universo primordiale. La polvere cosmica è costituita da piccoli grani solidi che contengono una varietà di elementi pesanti tra cui il carbonio, silicio e ferro: la sua formazione deve aver seguito l'inizio della prima generazione di stelle, dove sono stati sintetizzati gli elementi per la prima volta. Quando ha avuto origine esattamente la polvere cosmica nella storia cosmica è ancora materia di dibattito, ed i dettagli dei processi che creano grani di polvere rimangono poco chiari.
Le prime stelle che esplosero come le supernovae solo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang sono sospettate di essere i luoghi di formazione di tale polvere.
Se le supernove sono effettivamente in grado di produrre polvere sufficiente a corrispondere gli importi rilevati in un alto redshift delle galassie, tuttavia, è rimasto a lungo una questione insoluta.
I nuovi dati raccolti con Herschel hanno dimostrato che questo possa effettivamente essere possibile.
"È interessante notare che questo nuovo indizio non viene da osservazioni di galassie molto distanti, ma da uno dei nostri vicini galattici più prossimi", ha commentato Mikako Matsuura presso la University College London, nel Regno Unito. Matsuura è l'autore principale di uno studio che sarà pubblicato sulla rivista Science, che presenta l'analisi delle emissioni di polvere dalla famosa supernova SN 1987A. L'esplosione di questo oggetto è stato osservato 24 anni fa nella Grande Nube di Magellano, una delle galassie nane in orbita intorno alla Via Lattea.
Per la sua vicinanza, ad una distanza di solo 160.000 anni luce, questa supernova è diventata un laboratorio 'locale' in primo piano gli studi della scomparsa stellare.
"Con SN1987A, siamo in grado di indagare i dettagli che sono quasi impossibili da distinguere in supernovae all'interno di galassie più distanti. Questo ci aiuta a migliorare la nostra comprensione di queste esplosioni stellari, che possiamo poi applicare al più ampio contesto dell'evoluzione delle galassie", aggiunge Matsuura.
Le osservazioni sono state eseguite come parte dell'nventario di Herschel, "Programma Chiave dell'Evoluzione delle Galassie nella Nube di Magellano (PATRIMONIO)", una indagine che sonda la grande formazione galattica nelle Nubi di Magellano.
"Non ci aspettavamo di vedere SN1987A quando abbiamo programmato l'indagine", spiega Margaret Meixner, Principal Investigator di PATRIMONIO della Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland.
"Sulla base delle nostre conoscenze attuali di polvere in supernovae, non avremmo potuto prevedere che Herschel avrebbe rilevato questa fonte. E' stata sicuramente una delle più grandi sorprese del nostro progetto", aggiunge.
Il rilevamento di SN1987A con Herschel dimostra che questo oggetto contiene polvere, circa 1000 volte più di quanto indicato da gran parte delle osservazioni svolte in precedenza nel breve e medio infrarosso.
Sulla base dei nuovi dati, la quantità di polveri presenti è stata stimata in quasi l'equivalente alla massa del Sole. Oltre a dimostrare che SN1987A contiene più polvere del previsto, le misure di Herschel hanno portato alla luce un altro fattore importante.
A temperature di 16-23 gradi Kelvin, la componente di recente scoperta è circa 20 volte più fredda rispetto alla polvere rilevata in passato in questo resto di supernova.
Precedenti osservazioni condotte a lunghezze d'onda infrarosse forse non avevano la copertura spettrale adatta o la sensibilità sufficiente per osservare questa emissione.
"Dal momento che nessuna struttura paragonabile a Herschel è esistita negli ultimi due decenni, non possiamo dire con certezza se questa grande quantità di polvere fredda sia stata prodotta di recente o se l'abbiamo osservata solo adesso perché siamo finalmente stati in grado di individuarla con Herschel, fa notare Matsuura.
Ma questo non porta l'importanza del risultato in discussione. "Abbiamo dimostrato che una supernova è in grado di produrre una quantità di polvere paragonabile alla massa del Sole in un periodo cha va da un paio di anni a dodici, un batter d'occhio rispetto alla vita di una stella", aggiunge .
Il capostipite di SN1987A era una stella supergigante blu con una massa di 18-20 masse solari. Stelle più massicce sono ritenute capaci di produrre una quantità ancora più grande di polvere.
Questo studio dimostra chiaramente che le prime supernove sembrano essere state fabbriche di polvere estremamente efficaci e potrebbero quindi essere state le principali fonti di polvere si trovata in redshift alte delle galassie. L'emergere di grandi quantità di polvere nell'Universo primordiale deve aver avuto un profondo impatto sulla dinamica complessiva della formazione stellare, in quanto la polvere è cruciale per il raffreddamento delle nubi molecolari, aumentando l'efficienza e il ritmo di nascita stellare.
"Questo risultato, basato su misure effettuate nel nostro cortile cosmico, fornisce una possibile spiegazione per le osservazioni di Herschel di polvere in galassie molto distanti", sottolinea Göran Pilbratt, Herschel, scienziato del progetto. "Questo dimostra come l'osservatorio ci permette di costruire una più profonda comprensione di come l'Universo si è evoluto nel tempo cosmico," conclude.
I dati di questo studio sono stati raccolti come parte dell'inventario di Herschel sugli agenti dell'evoluzione delle galassie nelle Nubi di Magellano (PATRIMONIO) Programma Key, un sondaggio uniforme della Grande Nube di Magellano, la Piccola Nube di Magellano e il Ponte di Magellano. L'indagine ha come obiettivi l'emissione al lontano infrarosso e la sub-millimetrica dei grani di polvere, che è un tracciante efficace della più fredda polvere nel mezzo interstellare, gli oggetti stellari più profondamente radicati al a polvere espulsa durante la vita delle stelle massicce.
PATRIMONIO colmerà il divario tra gli studi di Herschel della Via Lattea e quelli delle galassie vicine, e fornirà un modello per alto redshift delle galassie.
Herschel è un osservatorio spaziale dell'ESA con strumenti scientifici forniti dalla guida europea consorzi Principal Investigator e con la partecipazione importante della NASA. Lo studio presentato in questo articolo si basa su osservazioni effettuate con i PACS e SPIRE, strumenti a bordo di Herschel.
Lo strumento PACS contiene un fotometro di imaging (fotocamera) e uno spettrometro di immagini. La telecamera funziona in tre fasce centrate rispettivamente su 70, 100 e 160 micron.
PACS è stato sviluppato da un consorzio di istituti guidati da MPE (Germania) e tra UVIE (Austria), KU Leuven, CSL, IMEC (Belgio), CEA, LAM (Francia); MPIA (Germania); INAF-IFSI/OAA / OAP / OAT, LENS, SISSA (Italia); IAC (Spagna). Questo sviluppo è stato supportato dalle agenzie di finanziamento BMVIT (Austria), ESA-PRODEX (Belgio), CEA / CNES (Francia), DLR (Germania), ASI / INAF (Italia), e CICYT / MCYT (Spagna).
Lo strumento SPIRE contiene un fotometro di imaging (fotocamera) e uno spettrometro di immagini. La telecamera funziona in tre bande di lunghezza d'onda centrata su 250, 350 e 500 micron, e puó fare le immagini del cielo contemporaneamente in tre colori nel sub-millimetrico.
SPIRE è stato sviluppato da un consorzio di istituti guidati da Cardiff University. (UK) e tra Univ. Lethbridge (Canada); NAOC (Cina), CEA, LAM (Francia); IFSI, Univ.. Padova (Italia); IAC (Spagna), dell'Osservatorio di Stoccolma (Svezia), Imperial College di Londra, RAL, UCL-MSSL, UKATC, Univ.. Sussex (Regno Unito), Caltech, JPL, NHSC, Univ.. Colorado (USA). Questo sviluppo è stato sostenuto da agenzie nazionali di finanziamento: CSA (Canada); NAOC (Cina), CEA, CNES, CNRS (Francia); ASI (Italia); MCINN (Spagna); SNSB (Svezia); STFC (UK), e NASA (USA).
Credito dell'Immagine in alto: La regione attorno alla Supernova 1987A come vista dai telescopi spaziali Herschel e Hubble. (Credit: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/NASA-JPL/Caltech/UCL/STScI and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA/ESA))
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/07/110707141203.htm
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