Cassiopea A, anche detto Cas A, è uno dei resti di supernova meglio studiati. Nel corso degli anni diversi telescopi, a terra e nello spazio, l’hanno osservato e fotografato a diverse lunghezze d’onda, per aiutare gli scienziati a raccontarne la storia.

Di recente, anche il James Webb ha avuto modo di studiarlo e immortalarlo in una coloratissima immagine della NIRCam, nel vicino infrarosso. La vista offerta dai suoi strumenti mostra i residui di un’esplosione molto violenta, con una risoluzione precedentemente irraggiungibile a queste lunghezze d’onda.

Questo sguardo, diverso da quello di MIRI nel medio infrarosso ottenuto ad aprile di quest’anno, svela dettagli intricati del guscio di materiale in espansione. Questo guscio è stato rilasciato in seguito a un’esplosione stellare avvenuta 340 anni fa, e si sta lentamente schiantando contro il gas espulso dalla stella prima di esplodere. MIRI e NIRCam, in particolare, hanno rivelato nuove e inaspettate caratteristiche all’interno del guscio, importanti per lo studio dei resti di supernova.

I resti di una violenta esplosione cosmica

La luce infrarossa è invisibile ai nostri occhi, quindi nell’elaborare le immagini di Webb gli scienziati rappresentano queste lunghezze d’onda della radiazione con colori visibili. In questa foto recente di Cas A, i colori sono stati assegnati ai diversi filtri di NIRCam e ciascuno di essi suggerisce una diversa attività che si verifica all’interno dell’oggetto.

I colori più evidenti sono ciuffi di arancione brillante e rosa chiaro, che compongono il guscio interno del resto di supernova. La vista estremamente nitida di Webb è stata in grado di rilevare i più piccoli grumi di gas, composti da zolfo, ossigeno, argon e neon, provenienti dalla stella stessa. In questo gas è racchiusa una miscela di polvere e molecole, che alla fine verrà incorporata in nuove stelle e sistemi planetari.

Alcuni filamenti di detriti sono troppo piccoli per essere risolti, anche da Webb, il che significa che sono paragonabili o inferiori a 16 miliardi di chilometri (corrispondenti a circa 100 Unità Astronomiche). In confronto, l’intera Cas A si estende per 10 anni luce, ovvero circa 96 trilioni di chilometri.

Nell’angolo in basso a destra del campo visivo di NIRCam c’è una grande massa striata, soprannominata “Baby Cas A” (dettaglio 4 nell’immagine soprastante), che sembra un discendente della supernova principale. Si tratta di un’eco della luce proveniente dall’esplosione della stella, che ha raggiunto e sta riscaldando la polvere lontana, che brilla mentre si raffredda.

La complessità della struttura della polvere e l’apparente vicinanza di Baby Cas A al resto di supernova complessivo sono particolarmente interessanti. In realtà, Baby Cas A si trova a circa 170 anni luce dietro il resto della supernova.

Cas A nel vicino e medio infrarosso

Confrontando la nuova vista su Cas A nel vicino infrarosso con quella di MIRI nel medio infrarosso, la cavità interna e il guscio più esterno del resto di supernova sono curiosamente privi di colore. La periferia del guscio interno principale, che appariva di colore arancione intenso e rosso nell’immagine MIRI, ora sembra fumo.

Questa regione segna il punto in cui l’onda d’urto della supernova si sta abbattendo sul materiale circumstellare circostante. La polvere nel materiale circumstellare è troppo fredda per essere rilevata direttamente alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso, ma si illumina nel medio infrarosso.

I ricercatori spiegano che il colore bianco è la luce proveniente dalla radiazione di sincrotrone, che viene emessa da particelle cariche che viaggiano a velocità estremamente elevate e si muovono a spirale attorno alle linee del campo magnetico. La radiazione di sincrotrone è visibile anche nei gusci a forma di bolla nella metà inferiore della cavità interna.

Inoltre, nella vista nel vicino infrarosso non si vede la caratteristica in luce verde nella cavità centrale di Cas A che brillava nel medio infrarosso, soprannominata “Green Monster” dal gruppo di ricerca. Sebbene non sia visibile nella foto della NIRCam, ciò che rimane nel vicino infrarosso in quella regione può fornire informazioni sulla misteriosa caratteristica.

I fori circolari visibili nell’immagine MIRI, per esempio, debolmente delineati in un’emissione bianca e viola nell’immagine NIRCam, rappresentano il gas ionizzato. I ricercatori ritengono che ciò sia dovuto ai detriti della supernova, che si spingono attraverso e scolpiscono il gas lasciato dalla stella prima che esplodesse.