Utilizzando i dati dell’osservatorio XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), guidato dal Giappone, gli astronomi hanno osservato direttamente il flusso di materia emesso da una stella gigante, chiamato vento stellare, mentre veniva catturato dalla sua compagna compatta, fornendo la fonte di energia per forti brillamenti nei raggi X. La ricerca rientra nell’esplorazione dell’universo estremo condotta dalla NASA per comprendere meglio il funzionamento del cosmo.
«Non avevamo mai visto prima indicazioni chiare del plasma del vento mentre cade su un oggetto compatto», ha dichiarato Roi Rahin, ricercatore presso l’UMBC (University of Maryland, Baltimore County) e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. «Ora possiamo mettere alla prova la nostra comprensione di questi processi con un livello di dettaglio molto maggiore».
Un articolo che descrive i risultati è stato pubblicato venerdì sulla rivista Science Advances.
Il sistema osservato è BP Crucis, una binaria X ad alta massa situata a circa 13.000 anni luce, nella costellazione meridionale della Croce del Sud. La stella primaria, nota come Wray 977, è una ipergigante blu con una massa pari a circa 40 volte quella del Sole e dimensioni pari a 60 volte quelle solari. È così grande, calda e luminosa che il gas ionizzato fluisce costantemente via da essa: un fenomeno che gli astronomi chiamano vento stellare.
Questa illustrazione artistica del sistema BP Crucis segue la pulsar durante il passaggio attraverso il denso flusso di plasma proveniente dalla compagna, una ipergigante blu con una massa pari a 40 volte quella del Sole. Durante ciascun passaggio di quattro giorni, la luminosità della pulsar nei raggi X aumenta bruscamente mentre essa cattura parte del gas. Inizialmente, il gas forma intorno alla pulsar un disco di accrescimento disordinato e turbolento, e il plasma vi spiraleggia verso il basso. Ma quando la pulsar penetra più a fondo nel flusso, il momento angolare non è sufficiente a sostenere il disco, che si disgrega. A quel punto, il plasma cade direttamente sulla pulsar. In seguito, quando la pulsar si avvicina alla fine del passaggio, si ricostituisce un disco di accrescimento disordinato, che questa volta ruota in direzione opposta rispetto al disco precedente a causa del flusso del vento.
NASA’s Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Laboratory
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La compagna della supergigante è una stella di neutroni piccola ma potentissima, chiamata GX 301-2. È il nucleo compresso di una stella esplosa molto tempo fa come supernova e racchiude una massa superiore a quella del Sole in una sfera di circa 12 miglia (20 chilometri) di diametro. Ruotando una volta ogni 11 minuti, invia verso la Terra un fascio di raggi X: per questo è classificata come pulsar.
Due volte durante l’orbita di 41,5 giorni della pulsar, in prossimità dei punti in cui si trova rispettivamente più vicina e più lontana dalla stella primaria, si verificano forti brillamenti nei raggi X che durano diversi giorni. Gli astronomi ritengono che l’influenza gravitazionale della pulsar sulla stella crei un flusso di plasma particolarmente denso. I brillamenti si verificano quando la pulsar attraversa questo flusso e ne cattura parte della materia. Le eruzioni più intense avvengono vicino alla stella, dove il flusso è più denso.
I ricercatori hanno osservato il sistema con XRISM il 1° febbraio 2025, studiandolo per circa 16 ore verso la fine di uno di questi brillamenti più intensi. Lo strumento Resolve dell’osservatorio, sviluppato congiuntamente dalla NASA e dalla JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), ha acquisito spettri dei raggi X estremamente dettagliati, rivelando righe di emissione e di assorbimento in rapido cambiamento. In particolare, le righe di assorbimento del ferro altamente ionizzato hanno mostrato la velocità e la direzione del plasma relativamente vicino alla pulsar.
Guarda il video per saperne di più sulla spettroscopia, la danza tra materia e luce, e su come le missioni della NASA che la utilizzano aiutino gli scienziati a rispondere alle grandi domande sul nostro universo.
NASA’s Goddard Space Flight Center
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Quando Rahin ha visto per la prima volta questi spettri, si è reso conto di non aver mai osservato nulla di simile. Ha passato in rassegna la letteratura scientifica alla ricerca di osservazioni analoghe, ma senza trovare nulla.
«Era chiaro che queste osservazioni erano rivoluzionarie, ma allo stesso tempo questo significava che l’analisi doveva essere particolarmente dettagliata», ha dichiarato Nazma Islam, coautrice che in precedenza lavorava presso l’UMBC e il NASA Goddard e che ora è assistant professor al Manipal Centre for Natural Sciences, in India. «Potevamo vedere come il denso flusso di plasma agisce nelle immediate vicinanze della stella di neutroni».
Lo strumento Resolve a bordo dell’osservatorio XRISM di NASA e JAXA ha acquisito questo spettro dei raggi X ad alta risoluzione di BP Crucis. Le evidenti righe di assorbimento del ferro (tratteggiate) si sono spostate verso energie più basse (righe rosse), indicando sia la direzione sia la velocità del gas. Le osservazioni indicano che il gas si muove verso la pulsar a circa 335.000 miglia orarie (540.000 km/h). I dati e le barre d’errore sono mostrati in grigio, mentre lo spettro ottenuto dal modello è in azzurro chiaro. I numeri romani indicano lo stato di ionizzazione degli atomi di ferro, cioè il numero di elettroni che hanno perso per produrre ciascuna riga spettrale.
NASA’s Goddard Space Flight Center, JAXA/NASA, Rahin et al. 2026
Rahin e il suo team mostrano che le righe di assorbimento del ferro osservate sono spostate verso energie più basse rispetto a quelle che si misurerebbero in laboratorio. Questo spostamento, chiamato redshift o spostamento verso il rosso, indica un moto di allontanamento dall’osservatore; ciò significa che il gas sta fluendo verso la pulsar. L’entità dello spostamento verso il rosso indica la velocità del plasma. L’analisi del team indica che il gas corre verso la pulsar a velocità di circa 335.000 miglia orarie (540.000 km/h).
Ecco che cosa, secondo i ricercatori, sta accadendo: quando la pulsar entra nel flusso, raccoglie il gas formando un disco spesso, disordinato e turbolento. Il gas spiraleggia verso la pulsar, si riscalda ed emette raggi X che alimentano i brillamenti.
Quando la pulsar penetra più a fondo nel flusso, il disco turbolento si disgrega. Gli astronomi sospettano che, mentre la pulsar si muove più direttamente dentro il flusso, quest’ultimo non possieda più il momento angolare necessario a mantenere il disco. Una volta che il disco si è dissipato, il plasma fluisce direttamente sulla stella di neutroni. Le osservazioni di XRISM si sono svolte verso la fine di questa fase.
Poi, quando la pulsar si avvicina alla fine del flusso, per breve tempo ricompare un disco disordinato, che questa volta ruota in direzione opposta. Anche questo disco scompare quando la pulsar ne esce. Nel complesso, la pulsar impiega circa quattro giorni per attraversare il flusso.
«Il sistema BP Crucis è un laboratorio ideale per studiare l’accrescimento delle pulsar alimentato dal vento, e lo spettrometro Resolve di XRISM, sensibile e ad alta risoluzione, è lo strumento ideale per migliorare la nostra comprensione dei processi coinvolti», ha dichiarato Brian Williams, responsabile scientifico della missione presso il NASA Goddard.
Per saperne di più sulla missione XRISM, visita:
https://nasa.gov/xrism
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Avviso: questa è la prima osservazione di questo fenomeno e non è ancora stata confermata da studi indipendenti; sono necessarie ulteriori verifiche.
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Fonte originale: science.nasa.gov
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