Raggi Cosmici da Eta Carinae

Raggi Cosmici da Eta Carinae

Utilizzando dati del telescopio spaziale NuSTAR, gli scienziati hanno scoperto che le dinamiche di Eta Carinae, il famoso sistema stellare estremamente luminoso e massiccio, provocano l’accelerazione di particelle ad alta energia, alcune delle quali raggiungono la Terra come raggi cosmici.

“Sappiamo che le onde d’urto dovute a esplosioni stellari possono accelerare particelle di raggi cosmici a velocità prossime a quella della luce, una spinta incredibilmente energetica”, ha detto Kenji Hamaguchi del Goddard Space Flight Center della NASA, primo autore dello studio. “Simili processi devono accadere in altri ambienti estremi. Le nostre analisi indicano che Eta Carinae sia uno di questi”. Dal momento che i raggi cosmici sono elettricamente carichi, i campi magnetici galattici deviano il loro percorso, e la direzione da cui arrivano non rivela la loro origine.

Eta Carinae, localizzata a circa 7500 anni luce di distanza nella Costellazione della Carena, è famosa per l’eruzione avvenuta nel XIX secolo che l’ha resa per breve tempo la seconda stella più brillante in cielo. Questo evento esplosivo ha creato una massiccia nebulosa a forma di clessidra, ma le cause dell’eruzione sono ancora poco comprese. Il sistema contiene una coppia di stelle massicce le cui orbite eccentriche le portano ad arrivare insolitamente vicine ogni 5,5 anni. Le stelle hanno una massa di almeno 90 e 30 volte quella solare.

Eta Carinae osservata nei raggi X. I colori indicano differenti energie. Le osservazioni di NuSTAR (contorni verdi) rivelano una sorgente di raggi X con energie tre volte superiori a quelle individuate dall’osservatorio a raggi X Chandra. Credits: NASA/CXC and NASA/JPL-Caltech

“Entrambe le stelle massicce di Eta Carinae espellono potenti deflussi noti come venti stellari”, spiega Michael Corcoran, un membro del team. “La regione in cui questi venti si scontrano cambia durante il ciclo orbitale, producendo un segnale periodico di raggi X a bassa energia, che abbiamo individuato da oltre due decenni”. Anche il telescopio Fermi ha osservato un cambiamento nei raggi gamma emessi da una sorgente nella direzione di Eta Carinae. Ma la visione di Fermi non era così definita come quella dei telescopi a raggi X, quindi gli astronomi non avevano potuto confermare la connessione tra le osservazioni nei raggi X e gamma. Per risolvere la questione, il team si è rivolto a NuSTAR, in grado di rilevare raggi X a energia molto maggiore rispetto ai telescopi usati in precedenza. Utilizzando sia nuovi dati che dati d’archivio, il team ha analizzato osservazioni con NuSTAR acquisite tra il Marzo 2014 e il Giugno 2016, insieme con osservazioni di raggi X a bassa energia effettuate dal satellite XMM-Newton nello stesso periodo.

I raggi X a bassa energia di Eta Carinae provengono da gas al confine dei venti stellari in collisione, dove le temperature superano i 40 milioni di gradi Celsius. Ma NuSTAR ha individuato una sorgente di raggi X ad alta energia che può essere spiegata solo da onde d’urto create in seguito alla collisione dei venti delle due stelle. Le analisi del team, pubblicate su Nature Astronomy, dimostrano che questi raggi X “duri” variano con il periodo orbitale del sistema binario e mostrano un’emissione energetica simile ai raggi gamma osservati dal satellite Fermi. Secondo i ricercatori la spiegazione migliore per le emissioni osservate è la presenza di elettroni accelerati nelle violente onde d’urto che si sviluppano lungo il confine tra i venti stellari in collisione. Alcuni elettroni superveloci, così come altre particelle accelerate, sfuggono dal sistema stellare e forse vagano fino alla Terra, dove possono essere individuati come raggi cosmici.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine la Nebulosa Omuncolo, creata dalla grande eruzione di Eta Carinae negli anni 40 del XIX secolo e ripresa da Hubble. La nube in espansione contiene materiale sufficiente per fare almeno 10 soli.
Credit: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/nasas-nustar-mission-proves-superstar-eta-carinae-shoots-cosmic-rays