Il mezzo post-shock nei SNR: il contributo degli ejecta

Abbiamo analizzato l'emissione X ad alta energia (1.4-5 keV) del resto di supernova IC 443, studiando la distribuzione spaziale delle proprietà fisiche e chimiche del mezzo post-shock (mezzo interstellare e frammenti della stella progenitrice, detti ejecta). L'obiettivo di questo studio consiste nel ricavare informazioni sul meccanismo di esplosione della stella progenitrice, sull'età del resto di supernova e sul suo stato di ionizzazione.

A questo fine, abbiamo analizzato un set di osservazioni effettuate col satellite XMM-Newton, evidenziando come la morfologia dell'emissione X ad alta energia sia chiaramente piccata al centro. Abbiamo inoltre rivelato la presenza di una struttura ad anello (visibile nelle mappe di larghezza equivalente riportate in Fig. ), ricca di zolfo e silicio, chiaramente centrata sulla pulsar wind nebula (PWN). L'analisi spettrale spazialmente risolta ha dimostrato che questa struttura è costituita da ejecta, riscaldati dal reverse shock.

Confrontando la posizione del reverse shock in IC 443 con quella prevista dai modelli evolutivi dei resti di supernova abbiamo ottenuto una stima del tempo trascorso dall'esplosione ($\sim 4000$ anni). Dal confronto fra i valori di abbondanze osservate ed i modelli di nucleosintesi esplosiva, abbiamo poi mostrato come gli ejecta in IC 443 indichino chiaramente un meccanismo di esplosione di tipo core-collapse per la stella progenitrice, escludendo un'esplosione di una nana bianca (supernova di Tipo Ia).

Infine, abbiamo indagato la presenza di sovra-ionizzazione nel plasma post-shock, ipotizzata da alcuni lavori precedenti. I nostri dati mostrano soltanto un'evidenza marginale di sovra-ionizzazione che non ci permette di confermare inequivocabilmente questa ipotesi. Tutti questi risultati sono discussi in dettaglio in Troja et al. (2008, A&A, 485, 777).

Figure: Mappa di larghezza equivalente (in eV) delle righe del silicio (in alto) e dello zolfo (in basso) nel resto di supernova IC 443.

L'analisi dell'emissione X ad alta energia di IC 443 ha mostrato come questo resto di supernova possa essere ascritto alla classe dei resti di supernova a morfologia-mista (Mixed-morphology Supernova Remnants, MMSNR) in cui parte dell'emissione X risulta associata agli ejecta. I modelli tradizionali di MMSNR, cioè resti di supernova con morfologia caratterizzata da un bordo luminoso in radio e piccata al centro nei raggi X, non prevedono la presenza di emissione X da ejecta, malgrado questa sia stata rivelata ormai in diverse sorgenti. Ci si chiede dunque se la presenza di ejecta sia una caratteristica comune dei MMSNR e se gli attuali modelli siano in grado di fornire previsioni valide anche per i MMSNR in cui, come in IC 443, il contributo dell'emissione X degli ejecta riscaldati dallo shock riflesso è non trascurabile.

Abbiamo pertanto analizzato osservazioni nei raggi X dei due resti di supernova mixed-morphology IC 443 e G166.0+4.3 confrontando i profili radiali delle loro proprietà fisico-chimiche con quelli previsti dai modelli di MMSNR. Per entrambi i resti di supernova abbiamo rivelato la presenza di abbondanze chimiche superiori a quelle previste per il mezzo interstellare, a conferma della presenza di ejecta (ricchi di Ne, Mg e Si in IC 443 e di S nelle regioni esterne di G166.0+4.3).

La nostra analisi ha mostrato che gli attuali modelli di MMSNR non riescono a spiegare in maniera consistente i profili radiali di densità e temperatura osservati per questi due resti di supernova. Il nostro lavoro (Bocchino et al. 2009, A&A, 498, 139) mostra dunque la necessità di sviluppare modelli più dettagliati di MMSNR che comprendano e descrivano il contributo degli ejecta alla struttura del resto di supernova.