Una Stella di Neutroni Offusca Due Buchi Neri Giganti

Una Stella di Neutroni Offusca Due Buchi Neri Giganti

Due buchi neri supermassicci si annidano nella Galassia Vortice e nella sua vicina compagna, divorando materiale circostante. Utilizzando i dati dell’osservatorio NuSTAR della NASA, un nuovo studio ha individuato la presenza di un oggetto compatto estremamente più piccolo, ma tanto brillante in banda X da competere in luminosità con i due voraci mostri.

La caratteristica più affascinate della Galassia Vortice, nota come M51a, sono i due lunghi bracci ricchi di stelle che si svolgono dal centro galattico come nastri luminosi. La compagna più piccola, M51b, sembra aggrapparsi a uno dei bracci, ed è in corso di fusione con il Vortice galattico. Collettivamente i due oggetti sono noti come Messier 51. Al centro di ognuna delle due galassie si nasconde un buco nero supermassiccio con massa milioni di volte quella solare. La fusione galattica in corso provoca il trascinamento di enormi quantità di gas e polveri verso i due buchi neri, creando dischi di accrescimento circostanti, il cui materiale si riscalda ed emette radiazione luminosa.

Ma nessuno dei due buchi neri brilla in banda X tanto quanto ci si potrebbe aspettare da una fusione in corso. Sulla base di dati precedenti dell’osservatorio a raggi X Chandra, gli scienziati suggeriscono la presenza di strati di gas e polveri attorno al buco nero della grande galassia, in grado di bloccare in parte l’emissione di radiazione X. Il nuovo studio, pubblicato su Astrophysical Journal, utilizza la visione di NuSTAR nei raggi X ad alta energia, per penetrare al di sotto di quegli strati gassosi e scoprire che effettivamente il buco nero supermassiccio è più debole del previsto. “Sono ancora sorpreso da questa scoperta”, spiega Murray Brightman del Caltech, a guida dello studio. ” Si ritiene che le fusioni galattiche provochino la crescita dei buchi neri, e la prova di questo processo dovrebbe essere una forte emissione di raggi X ad alta energia. Ma non la stiamo osservando”. Secondo i ricercatori, la spiegazione più probabile per questo insolito comportamento è che i buchi neri “scintillino” durante le fusioni galattiche, piuttosto che irradiare luminosità più o meno costante nel corso del processo.

Nell’immagine brillanti sorgenti di radiazione X catturate da NuSTAR, sovrapposte a una ripresa in luce ottica di M51. La macchie verdastre al centro delle galassie sono create da materiale circostante i buchi neri supermassicci, con il contributo di sorgenti aggiuntive nei dintorni. La stella di neutroni ultraluminosa si trova sulla sinistra della Galassia Vortice. Image credit: NASA/JPL-Caltech, IPAC

“Questa ipotesi è una nuova idea”, spiega Daniel Stern del Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Siamo soliti pensare che la variabilità del buco nero avvenga su tempi scala di milioni di anni, ma ora riteniamo che quei tempi potrebbero rivelarsi molto più brevi”. Ma non è l’unica rivelazione sorprendente dello studio. I ricercatori hanno scoperto in M51 un oggetto milioni di volte più piccolo di ognuno dei buchi neri, ma in grado di brillare con uguale intensità. I due fenomeni non sono connessi, ma creano una sorprendente visione nei raggi X emessi dall’ambiente galattico. La sorgente di radiazione X più piccola è una stella di neutroni, il residuo incredibilmente denso di una stella massiccia esplosa in supernova.

Una tipica stella di neutroni ha un diametro centinaia di migliaia di volte più piccolo di quello del Sole, ma una massa pari a due volte quella della nostra stella. Un cucchiaino del suo materiale può pesare oltre un miliardo di tonnellate. Nonostante la dimensione ridotta, le stelle di neutroni spesso si fanno riconoscere per le loro intense emissioni luminose. L’oggetto individuato nella Galassia Vortice è più brillante della media, e appartiene a una classe elitaria di oggetti, le stelle di neutroni ultraluminose. Secondo gli scienziati i forti campi magnetici generati dalla stella potrebbero essere responsabili della ragguardevole emissione luminosa.

La Galassia Vortice in un’immagine composita in cui i raggi X individuati da Chandra sono mostrati in viola, mentre i dati nell’ottico del telescopio Hubble in rosso, verde e blu.
Image credit: X-ray: NASA/CXC/Wesleyan Univ./R.Kilgard, et al; Optical: NASA/STScI

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2019-028