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Il nuovo telescopio Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE), un progetto congiunto tra la NASA e l'Agenzia Spaziale Italiana, progettato per scrutare nell'universo a raggi X contorto ha appena inviato i suoi primi dati di imaging in assoluto di Cassiopea A.
Situato a 11.000 anni luce di distanza, è il residuo in espansione di una stella che si pensa sia stata osservata esplodere nel 1690, ed è uno degli oggetti più ben studiati della Via Lattea, per una buona ragione: ha fornito alcune informazioni preziose sulle supernove.
Cassiopea A emette luce in più lunghezze d'onda, tra cui radio, ottica e, naturalmente, raggi X. In effetti, la prima immagine scientifica di un altro osservatorio a raggi X della NASA, Chandra, era anch'essa di Cassiopea A. Ma IXPE ci sta mostrando l'oggetto in un modo che non avavamo mai visto prima.
"L'immagine IXPE di Cassiopea A è storica quanto l'immagine Chandra dello stesso resto di supernova", ha dichiarato l'astronomo e ricercatore principale di IXPE Martin C. Weisskopf del Marshall Space Flight Center della NASA. "Dimostra il potenziale di IXPE di ottenere nuove informazioni mai viste prima su Cassiopea A, che è in fase di analisi in questo momento".
C'è molto da studiare su Cassiopea A. Prima di morire, la stella precursore era un oggetto massiccio che, quando ha esaurito il suo carburante, è diventato instabile, espellendo i suoi strati esterni per creare una nube di materiale circumstellare. Quando la supernova finalmente ebbe luogo, quindi, l'onda d'urto non stava entrando nello spazio incontaminato, ma in una nube relativamente densa.
Gli shock e i campi magnetici che emergono da questo ambiente intenso possono creare sincrotroni che accelerano gli elettroni, generando radiazioni X ad alta energia. La combinazione dei dati di Chandra con la luce in altre lunghezze d'onda, ha permesso agli astronomi di mappare i diversi elementi in Cassiopea A che sono stati emessi durante l'esplosione gigante.
IXPE è progettato specificamente per studiare il modo in cui i raggi X sono polarizzati. Quando la luce viene emessa da una sorgente, le sue onde sono orientate in tutte le direzioni. Quando quella luce incontra un mezzo, questo può cambiare. Il passaggio attraverso il gas, ad esempio, può assorbire alcuni orientamenti. Rimbalzare sulle cose può anche alterare l'orientamento di alcune lunghezze d'onda. Chiamiamo questo effetto polarizzazione.
Per un oggetto come Cassiopea A, i dati dettagliati di polarizzazione ci diranno di più sull'ambiente all'interno del resto di supernova. Rivelerà ulteriori informazioni su come la luce viene assorbita e riflessa e sul groviglio di campi magnetici prodotti da una supernova.
"Le future immagini di polarizzazione di IXPE dovrebbero svelare i meccanismi al centro di questo famoso acceleratore cosmico", ha affermato l'astronomo Roger Romani della Stanford University.
"Per completare alcuni di questi dettagli, abbiamo sviluppato un modo per rendere le misurazioni di IXPE ancora più precise utilizzando tecniche di apprendimento automatico. Non vediamo l'ora di vedere cosa troveremo mentre analizziamo tutti i dati".
Il telescopio, dalla sua posizione in orbita terrestre bassa, sonda anche la polarizzazione dei raggi X da alcune delle fonti più energetiche della Via Lattea e dell'Universo più ampio. Ciò include stelle di neutroni, pulsar, magnetar, buchi neri e galassie quasar che brillano con una delle luci più intense dell'Universo. IXPE mapperà anche l'intensità della luce, l'ora di arrivo e la posizione nel cielo.
Cassiopea A è un ottimo punto di partenza. "L'immagine IXPE di Cassiopea A è bellissima", ha dichiarato l'astronomo e ricercatore principale di IXPE Paolo Soffitta dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Italia, "e non vediamo l'ora di analizzare i dati polarimetrici per saperne di più su questo resto di supernova".