Immagine radio del getto a forma di S emesso dalla stella di neutroni Circinus X-1. Sia la sorgente stessa (al centro dell’immagine) sia una sorgente di sfondo sono state sottratte dall’immagine per rendere più chiara la forma a S. La dimensione apparente dei getti è pari a quella di una monetina da un centesimo vista da 100 metri di distanza, ma la loro dimensione reale è superiore a cinque anni luce. Crediti: Fraser Cowie
Per la prima volta è stato “fotografato” uno strano getto – simile a quelli prodotti da certi irrigatori da giardino – proveniente da una stella di neutroni. La sua struttura, a forma di S, si crea quando il getto cambia direzione a causa dell’oscillazione del disco di gas caldo attorno alla stella. Tale processo (chiamato precessione) è già stato osservato con i buchi neri ma mai, almeno finora, con le stelle di neutroni. La stella di neutroni si trova nel sistema binario Circinus X-1 (Cir X-1), a più di 30mila anni luce dalla Terra, e si è formata dal nucleo di una stella supergigante collassata all’incirca nello stesso periodo in cui è stata costruita Stonehenge, circa 5mila anni fa.
L’enorme forza di gravità esercitata dalla stella di neutroni sottrae gas alla compagna, che va a formare un disco di gas caldo che spiraleggia verso la sua superficie. Questo processo, noto come accrezione, rilascia enormi quantità di energia al secondo, più potente di un milione di Soli. Una parte di questa energia alimenta i getti – stretti fasci di materiale espulsi dal sistema binario che viaggiano a una velocità prossima a quella della luce.
In particolare, il getto emesso dalla stella di neutroni in oggetto è stato individuato da un team di astronomi dell’Università di Oxford, che ha utilizzato MeerKat – un radiotelescopio in Sudafrica – per creare le immagini più dettagliate e ad alta risoluzione di Circinus X-1.
Le immagini sono state presentate la settimana scorsa al National Astronomy Meeting dell’Università di Hull e la scoperta di questo getto potrebbe aiutare a svelare la fisica alla base del fenomeno astronomico.
La scoperta di Circinus X-1 risale al 14 giugno 1969 quando un razzo Aerobee 150, lanciato dal Brasile, durante una scansione della regione Norma-Lupus-Circinus ottenne dati a raggi X grazie ai quali fu possibile rilevare una sorgente ben isolata all’interno della costellazione del Circinus, a una distanza all’epoca non ben definita. Nel luglio 2007 l’osservazione di Circinus X-1 rivelò la presenza di getti X normalmente presenti nei sistemi di buchi neri. Di fatto, è la prima binaria del genere a essere stata scoperta che mostra questa somiglianza con i buchi neri. Circinus X-1 potrebbe essere una delle più giovani binarie X osservate.
Fraser Cowie ha fatto notare che esiste un altro sistema noto per i suoi getti a forma di S, chiamato Ss433, ma risultati recenti suggeriscono che quell’oggetto è probabilmente un buco nero.
«È la prima volta che vediamo una forte evidenza di un getto in precessione da una stella di neutroni confermata», afferma Cowie. «L’evidenza deriva sia dalla forma a S simmetrica del plasma che emette radio nei getti, sia dall’onda d’urto veloce e vasta, che può essere prodotta solo da un getto che cambia direzione. Questo fornirà informazioni preziose sulla fisica estrema che sta dietro all’emissione del getto, un fenomeno che non è ancora ben compreso».
Immagine radio ripresa dal telescopio MeerKat che mostra Circinus X-1 al centro, all’interno del resto di supernova in cui è nata. Le onde d’urto causate dai getti sono visibili sopra e sotto Cir X-1, mentre la struttura a forma di S dei getti è oscurata da una sorgente luminosa sullo sfondo. Crediti: Fraser Cowie
L’osservazione è stata possibile grazie ai recenti aggiornamenti del telescopio MeerKat che gli hanno permesso di conseguire un’eccellente sensibilità e immagini a più alta risoluzione. Grazie a queste immagini, il team ha inoltre scoperto onde d’urto che si muovono a circa il 10% della velocità della luce, confermando che sono causate dal getto in rapido movimento e non da qualcosa di più lento, come un vento stellare. «Il fatto che queste onde d’urto si estendano su un ampio angolo è in accordo con il nostro modello», aggiunge Cowie. «Quindi abbiamo due forti evidenze che ci dicono che il getto della stella di neutroni sta precessando».
La misurazione della velocità delle onde d’urto aiuterà gli astronomi a capire di cosa è fatto il getto che le provoca. Le onde d’urto agiscono effettivamente come acceleratori di particelle nello spazio, producendo raggi cosmici ad alta energia, e l’energia massima delle particelle che possono essere accelerate dipende dalla loro velocità.
«Circinus X-1 è uno degli oggetti più luminosi del cielo a raggi X ed è stato studiato per oltre mezzo secolo», conclude Cowie. «Nonostante questo, rimane uno dei sistemi più enigmatici che conosciamo. Molti aspetti del suo comportamento non sono ben spiegati, quindi è molto gratificante contribuire a gettare nuova luce su questo sistema, basandosi su 50 anni di lavoro di altri. I prossimi passi saranno quelli di continuare a monitorare i getti e vedere se cambiano nel tempo nel modo che ci aspettiamo. Questo ci permetterà di misurare con maggiore precisione le loro proprietà e di continuare a saperne di più su questo oggetto così sconcertante».