Trasformismo Stellare

13 Mar 2020 Trasformismo Stellare

Sulla base di dati in banda X dell’osservatorio Chandra e in banda radio del Very Large Array, gli astronomi hanno scoperto una coppia stellare estrema che ha cambiato aspetto nel giro di una decina d’anni. Il sistema, parte dell’ammasso stellare Terzan 5, è composto da una stella di neutroni che strappa via materia da una stella simile al Sole e che si è trasformata da binaria X di piccola massa a pulsar millisecondo, per poi tornare alla condizione precedente.

Gli astronomi hanno scoperto questo sistema “cangiante” in una densa collezione di stelle, l’ammasso globulare Terzan 5, localizzato nella Via Lattea, a circa 19.000 anni luce di distanza da noi. La coppia stellare, nota come Terzan 5 CX1, è composta da una stella di neutroni, il residuo estremamente denso di una stella esplosa in supernova, e da una stella simile al Sole in orbita ravvicinata.

In sistemi binari come Terzan 5 CX1, la stella di neutroni più massiccia strappa via materiale dalla compagna, formando un disco di materiale circostante. Gli astronomi possono individuare simili dischi di accrescimento per la loro luminosità in banda X e chiamano questi oggetti binarie a raggi X di piccola massa. Il materiale ricade dal disco rotante sulla superficie della stella di neutroni, aumentando il suo tasso di rotazione. La stella, una sfera del raggio di una decina di chilometri con massa di poco superiore a quella solare, può ruotare sempre più rapidamente, fino a girare su se stessa centinaia di volte al secondo. Alla fine il trasferimento di massa rallenta e il materiale rimanente viene spazzato via dal campo magnetico vorticoso della stella di neutroni, che diventa una pulsar millisecondo. Gli astronomi possono rilevare impulsi di onde radio da questi oggetti quando il fascio di emissione radio della stella spazza in direzione della Terra durante ogni rotazione, come avviene per un faro rotante.

Nell’immagine di Terzan 5 visibile a destra, i dati nei raggi X a bassa, media e alta energia rilevati da Chandra sono mostrati in rosso, verde e blu, rispettivamente. Tra queste sorgenti vi è quella oggetto dello studio. Sulla sinistra una ripresa del telescopio Hubble mostra lo stesso campo visuale in luce ottica. Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Amsterdam/N.Degenaar, et al.; Optical: NASA, ESA

Anche se gli scienziati ritengono che l’evoluzione completa di una binaria X di piccola massa in pulsar millisecondo avvenga nel corso di vari miliardi di anni, esiste un periodo di tempo in cui il sistema può passare rapidamente da unk stato all’altro. Le osservazioni di Chandra di Terzan 5 CX1 dimostrano che la stella si comportava come binaria X di piccola massa nel 2003, dal momento che era più brillante in banda X rispetto a decine di altre sorgenti nell’ammasso stellare. In quel periodo, probabilmente, la stella di neutroni stava accumulando materia. Nei dati di Chandra raccolti dal 2009 al 2014, Terzan 5 CX1 è diventata dieci volte più debole in banda X. Gli astronomi hanno anche rilevato una sorgente radio tramite il telescopio VLA nel 2012 e nel 2014. La quantità di emissione in banda radio e X e lo spettro corrispondente corrispondevano a quanto ci si potrebbe attendere da una pulsar millisecondo.

Questi risultati suggeriscono che Terzan 5 CX1 sia stata soggetta a una trasformazione nel comportarsi come pulsar millisecondo e che abbia espulso del materiale verso l’esterno. Quando Chandra ha osservato di nuovo la sorgente nel 2016, questa era diventata più brillante in banda X e aveva di nuovo iniziato a comportarsi come binaria X di piccola massa. Gli astronomi hanno in programma di realizzare ulteriori osservazioni in banda radio e X, oltre a cercare impulsi nei dati esistenti, per confermare questo comportamento altalenante della stella. Sono noti soltanto tre esempi confermati di simili sistemi che cambiano identità, il primo dei quali è stato scoperto nel 2013 grazie a osservazioni di Chandra e di altri telescopi. Lo studio relativo alla sorgente Terzan 5 CX1 è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.

Nell’immagine una visione composita dell’ammasso stellare Terzan 5 in banda ottica e X, con le sorgenti di raggi X evidenziate in rosa
Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Amsterdam/N.Degenaar, et al.; Optical: NASA, ESA

https://chandra.si.edu/photo/2020/terzan5/

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