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Ejecta nel resto di supernova della Vela

Nel corso di quest'anno sono state analizzate due nuove osservazioni del resto di supernova della Vela effettuate col satellite XMM-Newton. Le regioni osservate (RegNE e FilE) sono confinanti con la regione FilD (si veda il paragrafo 8.1.1). L'area della Vela coperta complessivamente dai tre puntamenti corrisponde a circa 11 pc$^2$, ciò ha permesso di studiare le caratteristiche del plasma su una frazione relativamente grande della regione settentrionale del resto di supernova.

Al fine di studiare la distribuzione spaziale delle proprietà chimiche del plasma, abbiamo prodotto delle mappe di larghezza equivalente per le righe del Ne IX e del Mg XI. Si noti che la larghezza equivalente di una data riga dipende linearmente dall'abbondanza chimica dell'elemento in questione. Sorprendentemente abbiamo trovato grandi disomogeneità nelle mappe di larghezza equivalente, sia per il Ne che per il Mg. Questo risultato suggerisce la presenza di disomogeneità nella composizione chimica del plasma.

Abbiamo quindi condotto un'analisi spettrale spazialmente risolta, al fine di verificare tale ipotesi. I risultati dell'analisi spettrale mostrano che le abbondanze di Ne e Mg risultano essere significativamente maggiori di quelle solari nelle regioni dove la larghezza equivalente delle righe di Ne IX e Mg XI presentano i valori più alti. L'accordo fra i risultati dell'analisi spettrale e le mappe di larghezza equivalente conferma che i) L'emissione X non può essere associata ad un mezzo chimicamente omogeneo, ii) localmente sono presenti valori di abbondanze sovrasolari che indicano la presenza di prodotti dei processi di nucleosintesi esplosiva. Lo scenario che emerge è che, insieme al mezzo interstellare, anche gli ejecta contribuiscano all'emissione X del resto di supernova della Vela.

La possibilità di osservare ejecta anche in un resto di supernova evoluto come la Vela (decisamente più vecchio di W49B) apre una serie di prospettive sullo studio dei processi di nucleosintesi esplosiva e di esplosione di SN. La Vela, infatti, è il resto di supernova più vicino a noi, e quindi è possibile osservare con un'alta risoluzione spaziale le proprietà fisiche e chimiche degli ejecta. La possibilità di osservare in dettaglio i prodotti dell'esplosione di una supernova, può infatti fornire dei vincoli osservativi molto stringenti per i modelli teorici di esplosioni stellari.

Parallelamente all'analisi delle osservazioni abbiamo anche avviato una campagna di modeling idrodinamico dell'evoluzione dei frammenti stellari espulsi in un'esplosione di supernova in cui vengono liberati $10^{51}$ erg (valore caratteristico delle SN) e 12 masse solari. Questo progetto prevede una serie di simulazioni numeriche mirate ad effettuare un'esplorazione dello spazio dei parametri. L'obiettivo è comprendere come l'evoluzione del sistema dipenda dalla posizione inziale del frammento nel profilo degli ejecta e dalla sua densità al momento dell'esplosione. Le equazioni idrodinamiche sono risolte con l'ausilio del codice FLASH e sono condotte sfruttando il sistema di calcolo ad alte prestazioni della GRID COMETA (sfruttando fino a 128 processori) e del supercalcolatore CLX del CINECA (per un totale di 32000 ore di tempo di calcolo ottenuto su base competitiva nell'ambito della convenzione INAF-CINECA). La Fig. 53 mostra un confronto fra un modello preliminare di evoluzione degli ejecta ed il resto di supernova della Vela. A sinistra è mostrata la mappa della densità nel piano $(r, z)$ dopo 11000 yr (i. e. l'età della Vela), mentre a destra è riportata l'immagine della Vela ottenuta nei raggi X con la all sky survey del satellite ROSAT. La figura mostra che la posizione e la morfologia dei frammento di ejecta (shrapnel A) sono in buon accordo con quelle previste dal nostro modello. Sottolineamo, comunque, che si tratta ancora di risultati preliminari e che un confronto dettagliato con le osservazioni richiede la sintesi di osservabili (spettri, mappe di luminosità X) a partire dal modello idrodinamico. Il nostro progetto prevede dunque il completamento dell'esplorazione dello spazio dei parametri e la sintesi degli osservabili.

Figura 53: Confronto qualitativo fra modello e osservazioni. A sinistra: Immagine $ROSAT$ All-Sky-Survey della Vela nella banda $0.1-2.4$ keV. A destra: Sezione della densità nel piano $(r, z)$ per un modello in cui un frammento di ejecta 20 volte più denso degli ejecta circostanti viene espulso, partendo da una distanza pari ad $1/3$ della dimensione totale degli ejecta. La mappa mostra i valori di densità ottenuti 11000 yr dopo l'esplosione.
\begin{figure*}\centerline{\hbox{
\psfig{figure=miceli/comp2.ps,width=12 cm}
}}\end{figure*}


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Flavio Morale 2008-09-24