L’impronta dei neutrini sui filamenti della supernova Cas A

I neutrini scolpiscono la struttura interna della supernova Cas A

Le supernove rappresentano gli eventi più spettacolari e potenti del cosmo. Tuttavia, ciò che risplende ai nostri occhi è solo una minima parte dell’energia sprigionata: appena l’1% viene emesso sotto forma di radiazione elettromagnetica, mentre il restante 99% è veicolato da un’enorme quantità di neutrini, le particelle subatomiche più elusive e penetranti dell’universo, prodotte in quantità incredibili durante il collasso del nucleo stellare.

Cas A e il contributo delle osservazioni di Jwst

Il resto di supernova Cas A, distante circa 11.000 anni luce dalla Terra e formatosi circa 350 anni fa, si configura oggi come uno straordinario laboratorio naturale per lo studio dei meccanismi che regolano l’esplosione di una stella massiccia. Le recenti immagini ad altissima risoluzione ottenute dal James Webb Space Telescope (Jwst) hanno rivelato con un dettaglio mai visto prima la complessa struttura interna del resto di supernova.

Nelle immagini raccolte, una fitta rete di filamenti di ossigeno appare intricata e ben definita, con dettagli visibili fino a 0,03 anni luce, equivalenti a circa 300 miliardi di chilometri. Questo labirinto di strutture risulta particolarmente evidente nei pannelli tridimensionali che mostrano la distribuzione del ferro e dell’ossigeno all’interno della nube di detriti stellari. Le aree più dense appaiono più opache, permettendo di identificare le zone dove il plasma ha conservato le tracce dei moti violenti originatisi durante l’esplosione.

Il ruolo decisivo dei neutrini nel modellare i filamenti

Studi teorici basati su simulazioni magnetoidrodinamiche tridimensionali hanno evidenziato come questi filamenti siano legati ai primissimi istanti successivi al collasso del nucleo stellare. I neutrini emessi in quell’inferno subatomico trasferiscono energia sufficiente a generare bolle calde e dinamiche all’interno della stella, provocando compressioni irregolari negli strati più esterni. Questo fenomeno origina filamenti allungati e deformati, particolarmente evidenti nei materiali ricchi di ossigeno, neon e magnesio.

Con l’avanzare dell’onda d’urto, instabilità idrodinamiche accentuano la formazione di queste strutture complesse, mentre il decadimento radioattivo di elementi pesanti come nichel e cobalto amplifica ulteriormente la pressione interna, definendo ancora meglio i filamenti.

I filamenti come fossili stellari

Secondo gli autori della ricerca, Cas A è una sorta di archivio tridimensionale della memoria dell’esplosione stellare. I filamenti, con la loro disposizione e composizione, conservano la firma inconfondibile dell’azione dei neutrini, rivelando un legame diretto tra i processi microscopici del collasso e le strutture macroscopiche osservabili centinaia di anni dopo. Le simulazioni mostrano un’impressionante somiglianza con i dati reali ottenuti da Jwst, confermando che la dinamica dei neutrini è sufficiente a spiegare l’origine di questa rete filamentosa.

Il futuro delle strutture osservate

Il modello teorico elaborato dagli astrofisici prevede che questi filamenti straordinariamente sottili e intricati verranno lentamente distrutti da onde d’urto inverse che si stanno propagando verso il centro del resto di supernova. Questo processo di erosione dovrebbe completarsi in un arco temporale di circa 350 anni, modificando profondamente la morfologia di Cas A e chiudendo definitivamente un capitolo dell’evoluzione post-esplosiva di questa stella morente.

Le osservazioni sono state diffuse attraverso comunicati ufficiali della NASA e dello Space Telescope Science Institute, e i risultati sono stati pubblicati su riviste specialistiche come The Astrophysical Journal.