La Nebulosa del Granchio: mille anni dopo, un’esplosione ancora in evoluzione

La Nebulosa del Granchio (Crab Nebula in inglese) è tra gli oggetti più studiati in astronomia. Si trova a circa 6.500 anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione del Toro, ed è il resto della supernova SN 1054.

Trovandosi vicino all’equatore celeste, essa fu osservata da tutti gli abitanti sia dell’emisfero settentrionale che dell’emisfero meridionale. Ma furono gli astronomi cinesi nel Medioevo che ne scrissero, descrivendola come una nuova stella (stella “nova”) estremamente brillante. Nel corso dei secoli, questo residuo inizialmente compatto ha continuato ad espandersi, offrendo agli scienziati una straordinaria opportunità per comprendere i processi successivi alla morte violenta di una stella.

Una rivisitazione da parte di Hubble

Tra i telescopi che nel corso dei decenni hanno osservato la Nebulosa del Granchio, il telescopio spaziale Hubble ha giocato un ruolo fondamentale. A distanza di 25 anni dalle sue prime osservazioni dettagliate di questo oggetto, Hubble ha recentemente riosservato la Crab Nebula con la Wide Field Camera 3 (installata successivamente), ottenendo nuove immagini di qualità e risoluzione molto superiori alle precedenti.

I resti dell’esplosione hanno una caratteristica struttura filamentosa, con i filamenti costituiti di polveri e gas. Sorprendentemente, questi filamenti, a distanza di 1000 anni dall’evento esplosivo, mostrano un movimento verso l’esterno molto evidente. Il risultato è una inarrestabile espansione della nebulosa. Si pensi che l’espansione sta avvenendo ad una velocità di circa 5,5 milioni di chilometri all’ora.

Ciò che ha sorpreso gli astronomi è che i filamenti situati ai bordi della nebulosa sembrano muoversi più velocemente rispetto a quelli centrali. Non solo, questi filamenti invece di allungarsi nel tempo, come ci si aspetterebbe, si spostano semplicemente verso l’esterno mantenendo la loro forma.

La ragione di questo comportamento è legata al cuore della Crab Nebula. Qui si trova una stella di neutroni, formatasi durante l’istantaneo collasso gravitazionale del nucleo della stella progenitrice.

Il segreto nel cuore della Nebula

Nel cuo di questa nebulosa si trova una stella di neutroni con un intenso campo magnetico e con una elevatissima rotazione. Tali stelle di neutroni sono note con il nome di "pulsar". La radiazione emessa da questa stella, detta radiazione di sincrotrone (cioè generata da elettroni che spiraleggiano lungo le linee del campo magnetico generato dalla pulsar), alimenta l'espansione della nebulosa.

In altri resti di supernova invece l’espansione è dovuta all’onda d’urto generata durante il collasso del nucleo della stella progenitrice e che ha determinato l’esplosione della stella.

Grazie alle immagini prese da Hubble è possibile ricostruire la struttura tridimensionale della nebulosa, e quindi la sua evoluzione spaziale nelle tre dimensioni, grazie ad un gioco di ombre che alcuni filamenti proiettano su altri. Addirittura è possibile osservare anche i filamenti che si trovano sul lato della nebulosa opposto rispetto al nostro punto di osservazione.

Il confronto tra le immagini recenti e l’immagine originale acquisita nel 1999 evidenzia cambiamenti nel colore e nella struttura della nebulosa, che indicano sia differenze nella temperatura sia nella densità e nella composizione chimica dei gas.

I dati raccolti da Hubble verranno in futuro combinati con quelli provenienti da altri telescopi che osservano la nebulosa in diverse lunghezze d’onda. Ad esempio, il James Webb Space Telescope nel 2024 ha ottenuto immagini nell’infrarosso, mentre quelle di Hubble sono nel visibile/ultravioletto. L’integrazione di queste osservazioni “multibanda” permette agli scienziati di ottenere una visione più completa e dettagliata della nebulosa.

La Nebulosa del Granchio non è solo la testimonianza di un’esplosione avvenuta quasi mille anni fa, ma è un vero e proprio laboratorio astrofisico in cui studiare un sistema dinamico ancora in evoluzione.