Figura a sinistra:immagini mosaicate di SOFIA (154 micron in rosso), Herschel (70 micron in verde) e Spitzer (24 micron in blu). Figura a destra:i flussi del campo magnetico si trovano sull'immagine SOFIA nell'infrarosso lontano (154micon). Credito:Istituto SETI
Una nuova ricerca ha rilevato una forte polarizzazione da un giovane residuo di supernova. Ha fornito prove indipendenti e solide che la polvere cosmica nell'universo primordiale si è formata nelle supernove. Sebbene sia vero che le supernove espellono e distruggono la polvere cosmica, le osservazioni a infrarossi ora suggeriscono che la polvere si sia formata in una fase iniziale di una supernova. SOFIA HAWC+ (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy High-Resolution Airborne Wideband Camera Plus) Le osservazioni in banda D del giovane residuo di supernova (SNR) Cassiopeia A (Cas A) mostrano un'elevata polarizzazione al livello del 5-30%. Questa polarizzazione indica:
Il dottor Jeonghee Rho, ricercatore presso l'Istituto SETI e autore principale di questa ricerca, ha affermato che l'emissione di polvere polarizzata appartiene all'SNR Cas A e non è un'emissione interstellare casuale. Studiare le emissioni del lontano infrarosso è complicato poiché è ovunque nel cielo. Cercare le emissioni associate alle supernove equivale a trovare un ago nel pagliaio. Le osservazioni sulla polarizzazione fanno luce su questo.
La ricerca è una collaborazione con lo studente laureato, il sig. Aravind Ravi, e altri scienziati dell'Università del Texas, Arlington, e collaboratori dell'Università del College di Londra e dell'Università di Cardiff nel Regno Unito, dell'Università di Gand in Belgio, del Max Planck Institute di Germania, e il Korean Astronomy and Space Science Institute in Corea del Sud.
Le direzioni del campo magnetico sono mostrate sull'immagine SOFIA nell'infrarosso lontano (154micon) utilizzando la High-Resolution Airborne Wideband Camera Plus (HAWC+) a bordo di SOFIA. L'intensità del campo magnetico in Cas A è molto forte, 100 milli-Gauss dedotta dalle misurazioni della polarizzazione. La polarizzazione è relativamente debole dove l'emissione nel lontano infrarosso è più forte (in marrone). Credito:Istituto SETI
Cassiopea A è un SNR relativamente giovane situato nella costellazione di Cassiopea e a circa 11.000 anni luce dalla Terra, e la sua luce probabilmente raggiunse la Terra per la prima volta intorno al 1671 d.C. È anche un SNR ben studiato, il che lo rende un obiettivo di osservazione ideale. HAWC+ di SOFIA è una telecamera a infrarossi lontani e un polarimetro di imaging che consente l'imaging del flusso totale e polarizzato in cinque lunghezze d'onda a banda larga. La mappa di polarizzazione di Cas A è stata condotta a 154 micron (banda D). Osservando con questo strumento, i ricercatori speravano di imparare:
Comprendendo le proprietà dei granelli di polvere, gli scienziati possono comprendere meglio la storia della formazione stellare e l'evoluzione dell'universo. Da non confondere con i conigli di polvere che si nascondono sotto i letti, la polvere cosmica è composta da rocce ed è composta da elementi come il carbonio e, in questo caso, principalmente silicato, e svolge un ruolo nel modo in cui si formano stelle e pianeti. I modelli teorici hanno mostrato in precedenza che la formazione di polvere nelle supernove potrebbe spiegare la presenza di polvere nell'universo primordiale. La grande domanda era se ci sarebbero state prove di una sufficiente formazione di polvere.
La polarizzazione di SOFIA in Cas A che combina le immagini di Spitzer e Herschel implica una stima di un campo magnetico di circa 100 milli-Gauss. Mette Cas A come una delle più potenti sorgenti di campo magnetico. L'allineamento del grano nella supernova espulsa avviene con i campi magnetici e la polarizzazione della polvere può tracciare in modo affidabile il campo magnetico.
Mentre la polarizzazione mostra uno stretto campo magnetico al centro e al guscio sud-orientale, la frazione di polarizzazione è maggiore nel punto tra le due strutture di polvere. West mostra una mancanza di polarizzazione e campi casuali. Credito:Istituto SETI
L'osservazione ha mostrato che i granelli di polvere di silicato sono i grani dominanti in Cas A. Questo risultato è significativo perché il tasso di sopravvivenza per la polvere di silicato è superiore a quello di altri tipi di polvere, quindi esiste ancora polvere sufficiente dietro lo shock inverso. Altri grani presenti potrebbero essere polvere contenente ferro, ma ulteriori osservazioni o simulazioni sulla lunghezza d'onda forniranno una maggiore comprensione.
La grande quantità di polvere proveniente dalle regioni polarizzate dell'SNR mostra che le supernove sono i principali produttori di polvere nell'universo primordiale. La massa di polvere dall'area polarizzata (ad esempio, esclusa la parte occidentale) è ancora due decimi della massa solare. In precedenza veniva eseguita utilizzando la deconvoluzione degli spettri. Questi dati sono una conferma indipendente che la produzione di polvere dalle supernove è importante come produttori di polvere nell'universo primordiale.
"È deludente che la missione SOFIA stia volgendo al termine quando stiamo assistendo a risultati entusiasmanti come questo", ha affermato Bernhard Schulz, vicedirettore di SOFIA Science Mission Operations. "Attualmente non esiste un piano per un altro osservatorio nel lontano infrarosso, quindi l'intero campo dell'astronomia ne risentirà."
Questo lavoro ci avvicina alla comprensione dei processi nell'universo primordiale che portano alla formazione di stelle e pianeti. Studiando i grani più a fondo con il telescopio spaziale James Webb, i ricercatori sperano di capire meglio la composizione della polvere. + Esplora ulteriormente
