Gli astronomi hanno utilizzato l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA per registrare materiale che si allontana dal sito di una stella esplosa a velocità superiori a 20 milioni di miglia all'ora. Questo è circa 25, 000 volte più veloce della velocità del suono sulla Terra.

I resti di supernova di Keplero sono i detriti di una stella esplosa che si trova a circa 20, 000 anni luce di distanza dalla Terra nella nostra galassia della Via Lattea. Nel 1604 i primi astronomi, tra cui Johannes Kepler che divenne l'omonimo dell'oggetto, vide l'esplosione di una supernova che distrusse la stella.

Ora sappiamo che il residuo di supernova di Keplero è la conseguenza di una cosiddetta supernova di tipo Ia, dove una piccola stella densa, conosciuta come nana bianca, supera un limite di massa critica dopo aver interagito con una stella compagna e subisce un'esplosione termonucleare che frantuma la nana bianca e ne lancia i resti verso l'esterno.

L'ultimo studio ha monitorato la velocità di 15 piccoli "nodi" di detriti nel resto di supernova di Keplero, tutto incandescente ai raggi X. Il nodo più veloce è stato misurato per avere una velocità di 23 milioni di miglia all'ora, la più alta velocità mai rilevata di residui di supernova nei raggi X. La velocità media dei nodi è di circa 10 milioni di miglia orarie, e l'onda d'urto si sta espandendo a circa 15 milioni di miglia all'ora. Questi risultati confermano in modo indipendente la scoperta del 2017 di nodi che viaggiano a velocità superiori a 20 milioni di miglia all'ora nel resto di supernova di Kepler.

I ricercatori nell'ultimo studio hanno stimato le velocità dei nodi analizzando gli spettri dei raggi X di Chandra, che danno l'intensità dei raggi X a diverse lunghezze d'onda, ottenuto nel 2016. Confrontando le lunghezze d'onda delle caratteristiche nello spettro dei raggi X con i valori di laboratorio e utilizzando l'effetto Doppler, hanno misurato la velocità di ogni nodo lungo la linea di vista da Chandra al resto. Hanno anche usato le immagini di Chandra ottenute nel 2000, 2004, 2006 e 2014 per rilevare i cambiamenti di posizione dei nodi e misurare la loro velocità perpendicolarmente alla nostra linea di vista. Queste due misurazioni combinate per fornire una stima della vera velocità di ciascun nodo nello spazio tridimensionale. Un grafico fornisce una spiegazione visiva di come i movimenti dei nodi nelle immagini e gli spettri dei raggi X sono stati combinati per stimare le velocità totali.

Il lavoro del 2017 ha applicato la stessa tecnica generale del nuovo studio, ma ha usato spettri a raggi X da uno strumento diverso su Chandra. Ciò significava che il nuovo studio aveva determinazioni più precise delle velocità del nodo lungo la linea di vista e, perciò, le velocità totali in tutte le direzioni.

In questa nuova sequenza delle quattro immagini di Chandra del resto di supernova di Keplero, rosso, verde, e il blu rivela il basso, medio, e raggi X ad alta energia rispettivamente. Il filmato ingrandisce per mostrare alcuni dei nodi che si muovono più velocemente.

Le alte velocità in Kepler sono simili a quelle che gli scienziati hanno visto nelle osservazioni ottiche di esplosioni di supernova in altre galassie solo giorni o settimane dopo l'esplosione, ben prima che un residuo di supernova si formi decenni dopo. Questo confronto implica che alcuni nodi di Keplero sono stati difficilmente rallentati da collisioni con il materiale che circondava il residuo nei circa 400 anni dall'esplosione.

Sulla base degli spettri di Chandra, otto dei 15 nodi si stanno decisamente allontanando dalla Terra, ma solo due sono confermati che si stanno muovendo verso di essa. (Gli altri cinque non mostrano una chiara direzione di movimento lungo la nostra linea di vista.) Questa asimmetria nel movimento dei nodi implica che i detriti potrebbero non essere simmetrici lungo la nostra linea di vista, ma occorre studiare più nodi per confermare questo risultato.

I quattro nodi con le velocità totali più elevate si trovano tutti lungo una banda orizzontale di emissione di raggi X luminosi. Tre di loro sono etichettati in una vista ravvicinata. Questi quattro nodi si muovono tutti in una direzione simile e hanno quantità simili di elementi come silicio, suggerendo che la materia in tutti questi nodi provenisse dallo stesso strato della nana bianca esplosa.

Uno degli altri nodi in movimento più veloce si trova nell'"orecchio" del lato destro del residuo, sostenendo l'intrigante idea che la forma tridimensionale dei detriti sia più simile a un pallone da calcio che a una sfera uniforme. Questo nodo e altri due sono etichettati con frecce in una vista ravvicinata.

La spiegazione per il materiale ad alta velocità non è chiara. Alcuni scienziati hanno suggerito che il residuo di supernova di Keplero provenga da un tipo Ia insolitamente potente, che potrebbe spiegare il materiale in rapido movimento. È anche possibile che l'ambiente circostante intorno al residuo sia esso stesso grumoso, che potrebbe consentire ad alcuni detriti di passare attraverso regioni a bassa densità ed evitare di essere rallentati molto.

Il team del 2017 ha anche utilizzato i propri dati per perfezionare le stime precedenti della posizione dell'esplosione della supernova. Ciò ha permesso loro di cercare un compagno per la nana bianca che potrebbe essere stato lasciato indietro dopo la supernova, e scopri di più su cosa ha innescato l'esplosione. Hanno trovato una mancanza di stelle luminose vicino al centro del residuo. Ciò implicava che una stella come il Sole non donava materiale alla nana bianca fino a quando non raggiungeva la massa critica. Si preferisce invece una fusione tra due nane bianche.

I nuovi risultati sono stati riportati in un articolo condotto da Matthew Millard, dell'Università del Texas ad Arlington, e pubblicato il 20 aprile, numero 2020 del Giornale Astrofisico .

Un articolo di Toshiki Sato e Jack Hughes ha riportato la scoperta di nodi in rapido movimento nel resto di supernova di Keplero ed è stato pubblicato il 20 agosto, numero 2017 di The Giornale Astrofisico .