Utilizzando il Chandra X-ray Observatory della NASA, gli scienziati hanno scoperto una nuova classe di oggetti che si comportano in modo diverso da qualunque altro oggetto che abbiano mai osservato. Gli astronomi suggeriscono che questi oggetti, individuati in altre galassie, potrebbero contribuire a risolvere non uno, ma due interrogativi di lunga data dell’astrofisica.
Questi oggetti misteriosi emettono raggi X insolitamente poco energetici, ma livelli intensi di radiazione ultravioletta. La scoperta è illustrata in un articolo pubblicato mercoledì su Nature Astronomy.
«Non ci siamo mai imbattuti in un gruppo di oggetti che si comportasse in questo modo», ha dichiarato Mustafa Muhibullah, dell’University of Alabama, che ha guidato lo studio. «Naturalmente, il passo successivo è stato cercare di capire che cosa fossero».
M101 con cerchi illustrativi che indicano sette degli oggetti appena scoperti. Raggi X: NASA/CXC/Univ. of Alabama/M. Muhibullah et al.; Ottico: NASA/ESA/STScI; Elaborazione dell’immagine: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
I ricercatori hanno trovato complessivamente 84 di queste «sorgenti di raggi X ipermorbide» — così chiamate perché emettono raggi X di energia così bassa — nelle sei diverse galassie che hanno esaminato, utilizzando dati disponibili al pubblico nell’archivio di Chandra. Due delle galassie sono spirali, M31 (la galassia di Andromeda) e M101 (la galassia Girandola), mentre le altre quattro sono ellittiche. Le sorgenti di raggi X ipermorbide sono state individuate sia in regioni di intensa formazione stellare sia in aree caratterizzate dalla presenza di stelle più vecchie.
Il team ha individuato le sorgenti cercando oggetti che comparivano nelle immagini di Chandra acquisite alle energie dei raggi X più basse, ma scomparivano nelle immagini a energie più elevate. Ciò significa che questi oggetti emettono molti più raggi X a bassa energia che ad alta energia. Poiché i raggi X a bassa energia confinano, nello spettro elettromagnetico, con la radiazione ultravioletta energetica, i ricercatori hanno stabilito che anche queste sorgenti producono grandi quantità di radiazione ultravioletta energetica.
Non è chiaro quali tipi di oggetti siano responsabili di questi raggi X a bassa energia e dell’intensa radiazione ultravioletta. Il team ritiene che molto probabilmente siano coinvolti un buco nero, una stella di neutroni o una nana bianca che sottrae materia a una stella compagna. La materia sottratta alla stella compagna si riscalda e produce raggi X prima di cadere sulla nana bianca o sulla stella di neutroni, oppure nel buco nero. Sistemi binari di questo tipo erano già stati osservati, ma mai con una radiazione ultravioletta così intensa e raggi X di energia così bassa.
La scoperta suggerisce che potrebbero esistere grandi popolazioni di sistemi binari con radiazione ultravioletta energetica rimasti finora non individuati.
«Queste sorgenti di raggi X clandestine sono in realtà tra gli oggetti più energetici delle galassie e potrebbero risolvere due misteri cosmici contemporaneamente», ha dichiarato Muhibullah.
Gli scienziati ritengono che alcuni sistemi con nane bianche che sottraggono materia a stelle compagne possano alla fine esplodere come supernove — note come supernove di tipo Ia — fondamentali per misurare l’espansione dell’universo. Queste supernove hanno svolto un ruolo chiave nella scoperta che tale espansione sta accelerando. Da molti anni gli astronomi cercano le stelle che si trasformano in supernove di tipo Ia, finora senza successo.
«Se riuscissimo a trovare un modo per individuare queste esplosioni di supernovae di tipo Ia prima che avvengano, sarebbe davvero importante», ha dichiarato Jimmy Irwin, coautore dello studio, anch’egli dell’University of Alabama. «Al momento le studiamo dopo che sono esplose, e gli astronomi hanno faticato a capire che cosa si sia effettivamente acceso».
L’altro mistero che queste sorgenti di raggi X ipermorbide potrebbero spiegare riguarda il processo che strappa gli elettroni al gas interstellare in alcune galassie. Questo strappo degli elettroni è importante da studiare perché può influenzare la rapidità con cui si formano le stelle e condizionare i cicli vitali delle galassie. Le stelle calde e massicce svolgono un ruolo, ma non spiegano completamente che cosa provochi questo processo. Gli intensi livelli di radiazione ultravioletta provenienti dalle sorgenti di raggi X ipermorbide potrebbero avere un ruolo fondamentale.
Perché queste sorgenti di raggi X ipermorbide non erano state trovate prima? Oltre all’emissione di raggi X a bassa energia, molto difficile da rilevare per i telescopi a raggi X, la radiazione ultravioletta ad alta energia viene facilmente assorbita dall’elio e dall’idrogeno gassosi che riempiono lo spazio tra le stelle, creando una barriera quasi impenetrabile alla nostra osservazione.
«Passando al setaccio l’archivio di Chandra, siamo riusciti a eliminare quello che un tempo era un punto cieco per i telescopi», ha dichiarato Rosanne Di Stefano, coautrice dello studio, del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. «È così che abbiamo trovato quella che sembra essere una nuova classe di oggetti cosmici dalle caratteristiche straordinarie».
Il Marshall Space Flight Center della NASA di Huntsville, in Alabama, gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, nel Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, nel Massachusetts.
Per saperne di più sul Chandra X-ray Observatory della NASA
Per ulteriori informazioni sulla missione Chandra della NASA, visitare:
https://www.nasa.gov/chandra
Descrizione dell’immagine
Questo comunicato presenta un’immagine composita della galassia a spirale M101, una delle sei galassie identificate che ospitano una nuova classe di oggetti misteriosi, i quali emettono raggi X insolitamente poco energetici.
In questa immagine composita, M101 è rivolta direttamente verso di noi. Presenta numerosi bracci nelle tonalità del viola, che si avvolgono in senso orario attorno a un nucleo giallo dorato. Sparsi lungo i bracci e tra di essi si vedono decine di minuscoli punti bianchi e viola. La maggior parte di questi punti sono coppie di stelle, ma sette rappresentano un mistero.
Per un osservatore non esperto, gli oggetti insoliti sono visivamente indistinguibili dagli altri punti luminosi della galassia. In questo comunicato è inclusa una versione annotata dell’immagine composita, con cerchi rossi attorno ai punti misteriosi per facilitarne l’identificazione.
Questi punti misteriosi si comportano come nessun’altra classe di oggetti scoperta in precedenza. Gli oggetti curiosi emettono raggi X di energia così bassa che, di fatto, producono grandi quantità di radiazione ultravioletta, poiché la radiazione UV confina con i raggi X nello spettro elettromagnetico. Cercando nell’archivio dell’Osservatorio Chandra immagini di galassie con raggi X a bassa energia, gli scienziati hanno trovato complessivamente 84 oggetti di questo tipo, distribuiti tra M101 e altre cinque galassie. Hanno chiamato questi oggetti misteriosi «sorgenti di raggi X ipermorbide».
Avviso: si tratta di un risultato osservativo interessante ma le possibili implicazioni (es. come progenitori di supernove Ia o cause dell’ionizzazione) sono ipotetiche e richiedono conferme e ulteriori studi.
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Fonte originale: science.nasa.gov
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