La Nebulosa del Granchio non passa mai di moda, ripresa in tutte le lunghezze d’onda possibili, è in particolare sotto l’occhio dell’Osservatorio Spaziale a Raggi X Chandra da quasi vent’anni. Si celebrerà il prossimo anni, infatti, il ventesimo anniversario di Chandra, e per prepararsi ai festtggiamenti la NASA rilascia questa nuova immagine ottenuta da osservazioni in multifrequenza assieme ai dati raccolti dai telescopi spaziali Hubble e Spitzer.
La Nebulosa del Granchio è stato anche uno dei primi oggetti che Chandra ha esaminato con la sua nitida visione a raggi X, e che ha continuato periodicamente a osservare in tutto questo lasso di tempo. Ma perché questa Nebulosa in particolare è così tanto studiata?
Una delle ragioni principali è che si tratta di uno dei pochi casi in cui ci sono forti prove storiche di quando la stella da cui nasce è esplosa. Avere una data, e quindi una anzianità della nebulosa, permette ai ricercatori di comprendere meglio i dettagli dell’esplosione e le sue conseguenze.
Per la nebulosa Granchio infatti, testimonianze da diversi paesi hanno riferito dell’apparizione di una “nuova stella” nel 1054 d.C., nella direzione della costellazione del Toro. Da allora si è imparato molto: oggi sappiamo che la Nebulosa del Granchio è alimentata da una stella di neutroni molto potente e fortemente magnetizzata, chiamata pulsar, che si è formata quando una stella massiccia ha esaurito il suo combustibile nucleare ed è collassata.
La combinazione della rotazione rapida della pulsar e del forte campo magnetico genera un intenso campo elettromagnetico che crea getti di materia e anti-materia che si allontanano dai poli nord e sud della pulsar oltre ad un vento intenso che fluisce invece nella direzione equatoriale. Ed è proprio grazie alle osservazioni a raggi X di Chandra che possiamo vedere questi getti ad alta energia uscire dal polo, e notare l’espasione equatoriale dei gas.
L’estensione della nebulosa, nell’imagine a raggi X, è meno estesa rispetto a quelle prese in altre lunghezze d’onda, perché gli elettroni estremamente energetici che emettono radiazione nei raggi X, irradiano più velocemente la loro energia, di quelli che invece emettono radiazione nella luce visibile e in quella infrarossa.
L’immagine di Chandra sommata invece proprio a due immagini in queste due più “tranquille” bande di radiazione – in luce visibile grazie al telescopio spaziale Hubble (resa in color porpora) e all’infrarosso grazie al telescopio spaziale Spitzer (in rosa scuro), vedi le immagini qui sotto – ci mostra la nebulosa in tutta la sua estensione e in tutti i dettagli invisibili in qualsiasi altro caso.
Questa immagine composita si aggiunge quindi a una eredità scientifica, di Chandra sulla Nebulosa Granchio, che copre quasi due decenni. Di seguito un veloce escursus su alcuni degli studi e delle informazioni che gli astronomi sono riusciti a raccogliere da questa raccolta di immagini di Chandra e il contributo di altri telescopi spaziali in più lunghezze d’onda.
Tutte le immagini possono essere cliccate e ingrandite, anche per notare la crescita della differenza di dettaglio nel tempo.
Indice dei contenuti
1999
Poche settimane dopo essere stato messo in orbita dallo Space Shuttle Columbia, nell’estate del 1999, Chandra osserva la Nebulosa Granchio. I dati rivelano caratteristiche mai viste prima, compreso un anello luminoso di particelle ad alta energia attorno al cuore della nebulosa.
L’immagine è del 29 agosto 1999, e ricopre un campo di larghezza di 2,5 minuti d’arco.
2002
La natura dinamica e in continua evoluzione della Nebulosa del Granchio viene chiaramente rivelata nel 2002, quando gli scienziati rilasciano dei video costruiti su osservazioni coordinate, tra Chandra e Hubble, effettuate nell’arco di diversi mesi. L’anello luminoso osservato in precedenza, mostra circa due dozzine di nodi che si formano, brillano e sbiadiscono, oscillando e, occasionalmente, esplodono formando nubi di particelle in espansione, ma rimanendo poi approssimativamente nella stessa posizione.
Questi nodi sono causati da un’onda d’urto, simile a un boom sonico, in cui particelle che vengono velocemente espulse dalla pulsar collidono con quelle del gas circostante. Alcuni ciuffi luminosi, originati da questo anello, si vedono muoversi verso l’esterno – a metà della velocità della luce – per formare un secondo anello di espansione più ampio e distante dalla pulsar.
Le immagini sono state riprese il 25 novembre e 18 dicembre 2000, il 9 e il 31 gennaio 2001, il 21 febbraio, il 15 marzo e il 15 aprile 2001, per un totale di 46 ore di posa.
2006
Nel 2003, entra in funzione il telescopio spaziale Spitzer, che si unisce a Chandra e Hubble, e all’Osservatorio in raggi gamma Compton, completando il programma “Great Observatory” della NASA. Pochi anni dopo, nel 2003 appunto, ecco il primo risultato di una immagine composita in multifrequenza con i dati di Chandra (in blu chiaro), di Hubble (verde e blu scuro) e di Spitzer (rosso).
Il campo dell’immagine è ora di 7,8 minuti d’arco per lato.
2008
Mentre Chandra continua a raccogliere immagini della nebulosa, i ricercatori hanno sempre più materiale per osservare le modifiche che avvengono al suo interno. Nel 2008, osservano per la prima volta il debole confine del vento stellare della pulsar al centro della nebulosa (il pallino bianco al centro), sottoforma di un bozzolo di particelle ad alta energia che la circondano.
Strutture che gli astronomi chiamano “dita”, “anelli” e “baie”, sono caratteristiche che indicano che il campo magnetico della nebulosa e dei filamenti di materia fredda controllano il movimento di elettroni e positroni (anti-elettroni). L’anello interno vine visto come onda d’urto al confine tra la nebulosa tutto attorno e il flusso di materia e antimateria proveniente dalla pulsar.
Le particelle si muovono infatti rapidamente lungo il campo magnetico e possono viaggiare per diversi anni luce prima di irradiare la loro energia. Al contrario, in direzione perpendicolare al campo magnetico si muovono molto più lentamente e viaggiano solo per una breve distanza prima di rilasciare la loro energia. Il che spiega la formazione di lunghe e sottili dita e degli anelli così come i confini ben definiti delle “baie”.
2011
Nuovi cambiamenti nella nebulosa vengono osservati grazie a timelapse costruiti con le immagini raccolte in un arco di tempo. Nel 2011, le osservazioni di Chandra, ottenute tra settembre 2010 e aprile 2011, vengono effettuate per per individuare la posizione di una serie di notevoli raggi gamma, rilevati dagli osservatori Fermi della NASA e dell’italiano AGILE. I due Osservatori in raggi gamma non erano in grado di localizzare la sorgente dei GRB all’interno della nebulosa, e si sperava di riuscire localizzarla grazie a Chandra e alle sue immagini ad alta risoluzione.
Due le osservazioni effettuate nel momento in cui si erano verificate le esplosioni in raggi gamma, ma non riuscirono comunque a ottenere una chiara correlazione tra i GRB e le immagini di Chandra. Pur non potendo dare prove dirette, aiutarono comunque i ricercatori ad affinare i loro modelli, e afornire forti indizi sul comportamento, a energie relativamente basse, delle particelle accelerate che producono brillamenti in raggi gamma.
2014
Per celebrare il 15° anniversario del lancio di Chandra, nel 2014 vengono rilasciate diverse nuove immagini di vari resti di supernova, tra i quali l’immancabile Nebulosa del Granchio. In questo caso un’immagine a “tre colori” della Nebulosa, in cui i dati dei raggi X vengono divisi in tre diverse bande di energia da associare ai tre colori di una immagine RGB: quelli a energia più bassa vengono usati per il rosso, quelli medi per il verde e quelli a più alta energia per il blu.
Anche qui si nota che l’estensione della nebulosa in raggi X a energia superiore è inferiore rispetto alle altre. Questo sempre perché gli elettroni ad alta energia responsabili dei raggi X a più alta energia, irradiano più rapidamente di quelli a energia più bassa, consumandosi più rapidamente e percorrendo quindi anche distanze inferiori.
2017
Nel 2017 viene rilasciata una incredibile immagine della Nebulosa del Granchio ottenuta utilizzando i dati di una serie di telescopi che coprono quasi l’intera larghezza dello spettro elettromagnetico.
Le onde radio del Karl G. Jansky Very Large Array (rese in rosso), i dati nel visibile di Hubble (in verde), quelli a infrarossi di Spitzer (in giallo) e a raggi X del XMM-Newton (in blu) e, ovviamente, di Chandra (in viola). Ne abbiamo parlato al momento dell’uscita dell’immagine, perché il risultato era davvero straordinario.
In questa immagine la vediamo in una forma già più familiare, e allo stesso tempo incredibilmente dettagliata e complessa.
A questo punto, non vediamo l’ora di vedere le immagini che verranno rilasciate in occasione del ventesimo anniversario di Chandra! Per fortuna non manca tantissimo… e nell’attesa ecco un bel video che accompagna questa nuova e suggestiva immagine:
Per saperne di più
Ulteriori immagini da Chandra, materiali multimediali e materiali correlati, nel sito dell’Osservatorio
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