Dalla Fusione di Due Stelle di Neutroni a un Buco Nero

01 Giu 2018 Dalla Fusione di Due Stelle di Neutroni a un Buco Nero

La spettacolare fusione tra due stelle di neutroni che ha generato la ben nota sorgente chiamata GW170817 avrebbe avuto come esito la formazione di un buco nero. È questo il risultato di un nuovo studio basato sui dati dell’osservatorio a raggi X Chandra, ottenuti nel periodo successivo alla rilevazione iniziale di onde gravitazionali derivanti dall’evento, una scoperta che ha segnato la nascita dell’astronomia multimessaggero.

Il 17 Agosto 2017 gli interferometri LIGO e Virgo hanno rilevato per la prima volta onde gravitazionali derivanti dalla fusione di due stelle di neutroni, avvenuta in una galassia a 130 milioni di anni luce dalla Terra. La scoperta storica si è rivelata la prima volta in cui gli astronomi hanno osservato insieme onde gravitazionali e radiazione elettromagnetica dovute allo stesso evento. Grazie a sforzi globali di straordinaria collaborazione internazionale una serie di telescopi ha seguito attentamente le emissioni luminose successive in tutto lo spettro elettromagnetico, dai raggi gamma alle onde radio.

Le osservazioni di Chandra si sono rivelate essenziali nel determinare se la fusione di stelle di neutroni possa aver dato origine a una stella di neutroni più pesante o a un buco nero. L’illustrazione artistica mostra con chiarezza questo evento estremo: due stelle di neutroni, residui ultradensi di esplosioni stellari, ruotano sempre più vicino una all’altra fino a fondersi, generando onde gravitazionali individuabili dai rilevatori terrestri. Il materiale in viola rappresenta detriti derivanti dalla fusione.

Le osservazioni della sorgente effettuate dal telescopio a raggi X Chandra Credit: NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al.

Un nuovo studio ha analizzato dati dell’osservatorio a raggi X Chandra, ottenuti nei giorni e mesi successivi alla rilevazione delle onde gravitazionali da parte di LIGO, e osservazioni del satellite Fermi della NASA effettuate il 17 Agosto 2017. I dati di Chandra sono stati fondamentali per capire cosa sia avvenuto in seguito alla titanica collisione. Chandra ha diretto varie volte lo sguardo verso GW170817. Nei due o tre giorni dopo la rilevazione delle onde gravitazionali la sorgente di raggi X non è stata individuata, come invece è avvenuto nelle osservazioni avvenute 9, 15 e 16 giorni dopo l’evento, e in quelle successive, circa 110 giorni più tardi.

Se le stelle di neutroni, fondendosi, avessero generato una stella di neutroni più pesante, questo nuovo oggetto avrebbe dovuto ruotare rapidamente e generare un campo magnetico molto forte. Questo, di contro, avrebbe creato una bolla in espansione di particelle ad alta energia che avrebbero generato emissioni brillanti di raggi X. Invece i dati di Chandra dimostrano livelli bassi di raggi X, fino a varie centinaia di volte inferiori a quanto ci si aspetterebbe per una stella di neutroni in rapida rotazione derivante dalla fusione. Confrontando i dati di Chandra con quelli del Very Large Array (VLA), i ricercatori hanno dedotto che l’emissione di raggi X sia dovuta interamente all’onda d’urto derivante dall’impatto della collisione stellare sul gas circostante. La conclusione dello studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è che il risultato della fusione tra le stelle di neutroni sia stata la nascita di un altro oggetto estremo, un buco nero, che potrebbe rivelarsi il più piccolo mai scoperto, con una massa circa 2,7 volte quella solare.
[ Barbara Bubbi ]

Credit NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al. Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

http://chandra.si.edu/photo/2018/gw170817/

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