Immagine a luce visibile della galassia di Fireworks (Ngc 6946) ottenuta dalla Digital Sky Survey e, in sovraimpressione (in blu e verde), i dati dell’osservatorio NuStar della Nasa. Crediti: Nasa / Jpl-Caltech
Hannah Earnshaw, ricercatrice al Caltech a Pasadena, California, era intenta a osservare la galassia Ngc 6946 con il telescopio spaziale NuStar della Nasa per studiare l’evoluzione di una supernova, riconoscibile come il punto blu in alto a destra nella bella immagine qui a fianco. In questa galassia le supernove non sono una novità (ne abbiamo già scritto anche su Media Inaf), tanto che il fatto di averne individuate al suo interno ben dieci in un solo secolo ne ha decretato il soprannome di “galassia fuochi d’artificio” (fireworks galaxy).
Dopo dieci giorni la ricercatrice inglese ha ripetuto l’osservazione, trovando una sorpresa del tutto inaspettata: una fonte altamente energetica nata nel frattempo, indicata in verde al centro della foto, stava improvvisamente emettendo raggi X vicino al centro galattico. «Dieci giorni sono davvero pochi per osservare la comparsa di un oggetto così luminoso», spiega Earnshaw, «di solito con NuStar, registriamo cambiamenti più graduali nel tempo, e non ci capita spesso di osservare più volte una fonte dopo così poco tempo. In questo caso, siamo stati fortunati a imbatterci in un fenomeno dal cambiamento così repentino e questo è intrigante».
Date queste caratteristiche, l’emissione improvvisa è stata inizialmente connotata come la quarta fonte ultraluminosa di raggi X (o Ulx) di Ngc 6946, e dunque chiamata Ulx-4. Per monitorare questo raro fenomeno è stato quindi utilizzato un altro grande telescopio a raggi X della Nasa – il Chandra X Ray Observatory – che, tra lo stupore dei ricercatori, ha registrato l’altrettanto rapida scomparsa della fonte nel giro di sole due settimane. Nessuna luce visibile è invece stata rilevata insieme alla sorgente di raggi X: un particolare che escluderebbe la possibilità che si possa essere trattato di una supernova, dato che questi fenomeni violentissimi sono in grado di emettere una luminosità tale da oscurare le intere galassie circostanti.
Il nuovo studio di Earnshaw e collaboratori contempla dunque alcune possibilità alternative. La prima è che la luce provenga da un buco nero che consuma un altro oggetto, come una stella. Se un oggetto si avvicina troppo a un buco nero, la gravità può smembrarlo, portando i detriti in un’orbita stretta attorno al buco nero. Il materiale sul bordo interno di questo disco appena formato inizia a muoversi così velocemente che si riscalda fino a milioni di gradi e irradia i raggi X – mentre, ad esempio, la superficie del Sole è di appena 5.500 gradi, un’inezia a confronto.
La maggior parte degli Ulx ha una lunga durata perché sono creati da un oggetto denso, come un buco nero, che si nutre della stella per un lungo periodo di tempo. Le sorgenti di raggi X di breve durata o “transitorie”, come Ulx-4, sono molto più rare, quindi un singolo evento drammatico – come un evento di distruzione mareale (abbreviaot in Tde, dall’inglese tidal disruption event), la rapida distruzione di una stella da parte di un buco nero – potrebbe essere una spiegazione plausibile. Tuttavia, gli eventi di distruzione mareale finora ben studiati sono quelli prodotti da stelle che vengono cannibalizzate da buchi neri supermassicci, e hanno una durata molto più lunga ed emissione X a più basse energie. In questo caso, potremmo trovarci davanti ad un caso di micro-Tde: un evento di distruzione nel quale un buco nero di massa piccola inghiotte una stella piccola o un pianeta.
Un’altra possibilità è che la fonte di Ulx-4 sia una stella di neutroni. Le stelle di neutroni sono oggetti estremamente densi formati dall’esplosione di una stella che non era abbastanza grande da formare un buco nero. Con circa la stessa massa del nostro Sole racchiusa in un oggetto delle dimensioni di una grande città, le stelle di neutroni possono, come i buchi neri, attrarre materia e creare un disco di detriti in rapido movimento. Questi possono anche generare sorgenti di raggi X ultraluminose, Ulx, appunto.
Le stelle di neutroni generano campi magnetici così forti da poter creare “colonne” che incanalano il materiale sulla superficie, generando potenti raggi X nel processo. Ma se la stella di neutroni ruota in modo particolarmente veloce, quei campi magnetici possono creare una barriera, rendendo impossibile per il materiale raggiungere la superficie della stella.
«Questo meccanismo è noto come propeller, o propulsore, per analogia con i motori degli aerei. È osservato in molte stelle di neutroni in accrescimento, forse in alcune Ulx», spiega a Media Inaf Matteo Bachetti, ricercatore dell’Inaf Cagliari non coinvolto nello studio di Earnshaw. «In pratica, la materia riesce a raggiungere la stella, e ad accendersi come fonte di raggi X, solo in alcuni brevi periodi in cui riesce a vincere la repulsione da parte del campo magnetico rotante».
«È come cercare di saltare su una giostra che gira a migliaia di chilometri all’ora», conclude Earnshaw. «Se questa fosse la spiegazione, è possibile che Ulx-4 torni ad accendersi».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “A broadband look at the old and new ULXs of NGC 6946“, di Hannah P. Earnshaw, Brian W. Grefenstette, Murray Brightman, Dominic J. Walton, Didier Barret, Felix Fürst, Fiona A. Harrison, Marianne Heida, Sean N. Pike, Daniel Stern e Natalie A. Webb