Andromeda ci svela i segreti sulla presenza di buchi-neri stellari


    Scoperti 10 sistemi binari associati a buchi neri stellari.

    Gli astronomi Robin Barnard, Ulrich Kolb e Carole Haswell della Open University e Julian Osborne dell'Università  di Leicester, utilizzando il satellite per osservazioni a raggi-X dell'ESA, hanno scoperto 10 sistemi binari associati a buchi-neri stellari nella galassia di Andromeda grazie ad un efficiente metodo di indagine.

    La galassia di Andromeda, che dista dalla Via Lattea circa 2,5 milioni di anni-luce, si ritiene che ospiti sistemi stellari doppi dove una delle stelle compagne é associata a un buco-nero. Questi sistemi stellari vengono chiamati dagli astronomi sistemi binari X di piccola massa (LXMBs).

    Immagine - 1 - La galassia di Andromeda nel visibile

    Immagine - 1 - La galassia di Andromeda nel visibile ©Hubble Space Telescope Science Institute.

    La maggior parte dei sistemi LXMBs sono costituiti da una stella di neutroni e da una stella normale di sequenza principale, come il nostro Sole, tranne che in alcuni di essi al posto della stella di neutroni si trova un buco-nero. Oggi, grazie all'emissione di radiazione X proveniente da questi sistemi stellari, é possibile determinare la densità  di massa della stella compatta per discriminare se si tratta di una stella di neutroni oppure di un candidato buco-nero.

    "I buchi-neri sono degli oggetti particolari, molto sfuggenti" - afferma il Dr. Barnard - "non siamo in gradi di osservarli direttamente, ma possiamo vedere solo indirettamente gli effetti sulle stelle o sul gas che li circondano".

    Per esempio, nei sistemi LXMBs, il materiale della stella compagna cade verso l'oggetto compatto e circolando attorno ad esso si accresce dando luogo all'emissione di raggi X dovuta al riscaldamento a cui é soggetto, raggiungendo temperature fino ad alcuni milioni di gradi. Gli astronomi si rallegrano della scoperta anche perché questi sistemi LXMBs sono molto rari e ci sono voluti circa 18 mesi per identificarli mentre invece ci sono voluti alcune decine di anni per trovare solo 10 candidati buchi-neri nella Via Lattea.

    Un altra caratteristica di questi sistemi binari X rende la scoperta molto interessante. Sebbene i sistemi LXMBs candidati buchi-neri sono stati identificati nelle galassie esterne attraverso altre tecniche di osservazione, 8 su 10 delle nuove sorgenti X di Andromeda risultano tra le sorgenti più brillanti mai osservate.

    La tecnica che il gruppo ha utilizzato per identificare i sistemi LXMBs si basa sullo studio dell'emissione X e della sua variabilità  che é collegata alla quantità  di materiale trasferito verso l'oggetto compatto.

    I sistemi con il buco-nero hanno la caratteristica di mostrare questo comportamento essendo molto più brillanti rispetto ai sistemi dove sono presenti le stelle di neutroni. Dallo studio della variabilità  del flusso X é possibile stimare la massa della stella compatta.

    Immagine - 2 - La galassia di Andromeda ripresa da XMM-Newton

    Immagine - 2 - La galassia di Andromeda ripresa da XMM-Newton ©ESA - XMM-Newton

    Se essa supera 3 volte la massa solare essa risulta molto elevata per essere una stella di neutroni per cui l'oggetto é molto probabilmente un candidato buco-nero.

    Grazie alle grandi potenzialità  dell'osservatorio ci si aspetta di trovare altri buchi-neri stellari non solo nella nostra Galassia o in Andromeda ma anche in galassie più distanti.

    Che cosa sono i buchi-neri?

    Si tratta di stelle collassate e compatte, risultato dello stadio finale dell'evoluzione stellare. Nulla può sfuggire da questi oggetti, nemmeno la radiazione luminosa.

    Ad esempio, se noi potessimo comprimere la Terra, conservando la propria massa, in una piccola sfera di diametro pari a circa 10 mm avremmo formato un buco-nero.

    Che cosa é un sistema stellare binario X?

    Molte sistemi stellari esistono come stelle binarie. Se una delle due stelle è estremamente grande e massiva essa finirà  di vivere prima ed esploderà  dando origine ad una supernova, lasciandosi dietro il nucleo centrale, che darà  luogo ad una stella compatta - ossia o una stella di neutroni oppure un buco-nero.

    Se la coppia sopravvive, si potrà  formare un sistema binario X. Questi sistemi sono molto rari e se conoscono circa 150 di tipo LXMBs nella Via Lattea, che contiene circa 100-150 miliardi di stelle.

    La gravità  dovuta alla stella compatta é così intensa che il materiale della stella compagna "cade" circolando attorno ad essa e forma un disco di materia in accrescimento.

    Immagine - 3 - Rappresentazione ARTISTICA di un sistema binario X

    Immagine - 3 - Rappresentazione ARTISTICA di un sistema binario X ©ESA.

    Il materiale in caduta si muove a velocità  relativistiche, ossia prossime alla velocità  della luce, e si riscalda raggiungendo temperature di qualche milione di gradi che si osservano come raggi X.

    L'efficienza dell'emissione di raggi X dal sistema binario dipende da quanto velocemente il materiale in caduta viene trasferito verso la stella compatta. Esiste un limite al tasso di accrescimento, chiamato limite di Eddington, che si ha quando l'emissione X é tale da bilanciare l'attrazione gravitazionale della stella compatta sul materiale in caduta libera.

    Se la radiazione X superasse ipoteticamente la forza gravitazionale allora potrebbe spazzare via il materiale in caduta libera verso la stella compatta.

    Sitografia

    Esa Portal www.esa.int



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