Rilevata emissione a raggi X dopo una collisione tra due stelle di neutroni

Più di tre anni fa è stata rilevata la prima collisione tra due stelle di neutroni. Lo scontro titanico è avvenuto a 130 milioni di anni luce dal sistema solare e da quella grande distanza nello spazio e nel tempo gli astronomi hanno colto un lampo di radiazioni gamma preceduto da una serie di onde gravitazionali emesse quando le due stelle di neutroni si sono fuse in un unico oggetto.
Gli astronomi hanno continuato a monitorare il nuovo oggetto nato dopo la collisione per carpire nuove informazioni su quanto accade dopo un evento di tale violenza. Con una certa sorpresa, gli astronomi hanno scoperto che il nuovo oggetto continua a brillare emettendo raggi X per più tempo di quanto i modelli matematici avessero calcolato.
“Stiamo entrando in una nuova fase nella nostra comprensione delle stelle di neutroni“, ha spiegato l’astronoma Eleonora Troja dell’Università del Maryland. “Non sappiamo davvero cosa aspettarci da questo punto in avanti, perché tutti i nostri modelli non prevedevano raggi X e siamo rimasti sorpresi di vederli 1.000 giorni dopo che è stato rilevata la collisione. Potrebbero essere necessari anni per trovare la risposta. a quello che sta succedendo, ma la nostra ricerca apre la porta a molte possibilità”.
L’evento che ha visto collidere due stelle di neutroni è stato denominato GW170817, è stato rilevato per la prima volta il 17 agosto 2017 sotto forma di onde gravitazionali provenienti da una sezione di cielo nella costellazione dell’Idra, grazie ai rilevatori di onde gravitazionali LIGO-Virgo. Quindi, solo 1,7 secondi dopo, due osservatori spaziali, il Fermi Gamma-ray Space Telescope della NASA e l’INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory dell’ESA, hanno rilevato un intenso lampo di raggi gamma, gli eventi più luminosi ed energetici dell’Universo, nella stessa sezione di cielo.
Dopo nove giorni gli astronomi hanno registrato un lampo di energia che copre lo spettro elettromagnetico dalle onde radio fino ai raggi X. Un evento mai osservato dopo un lampo gamma. I lampi gamma rilevati in precedenza si erano attenuati e cessati dopo pochi minuti. Questo nuovo lampo sfida la comprensione e i modelli elaborati dagli scienziati.
L’emissione di raggi X è stata interpretata come il risultato di un getto relativistico, cioè un fiotto di particelle che si muove a una velocità prossima a quella della luce. Il getto espandendosi crea un’onda d’urto emettendo radiazioni dalle onde radio ai raggi X.
Il bagliore ha incrementato la sua luminosità fino a raggiungere il picco dopo 160 giorni per poi svanire rapidamente lasciando solo la radiazione X. È stato rilevato l’ultima volta nel marzo di quest’anno dall’Osservatorio a raggi X Chandra, due anni e mezzo dopo il primo rilevamento della collisione; nelle successive osservazioni di maggio utilizzando l’Australian Telescope Compact Array, il bagliore era al di sotto della soglia di rilevamento.
Troja e il suo team hanno mappato il bagliore dei raggi X e hanno scoperto che l’emissione prolungata è ancora coerente con un getto relativistico, ma non sono del tutto sicuri del meccanismo che gli abbia permesso di continuare a brillare così a lungo dopo la collisione. Dato che GW170817 è il primo evento del suo genere mai rilevato e, è probabile che ci siano cose che gli scienziati devono ancora scoprire su come avvengono i lampi di raggi gamma e le collisioni tra stelle di neutroni.
“Avere una collisione così vicino a noi che è visibile apre una finestra sull’intero processo a cui raramente abbiamo accesso“, ha detto Troja . “Può darsi che ci siano processi fisici che non abbiamo incluso nei nostri modelli perché non sono rilevanti nelle fasi iniziali con cui abbiamo più familiarità, quando si formano i getti“.
Potrebbe non essere lo stesso getto la causa dell’emissione prolungata, ma una nube di gas in espansione dalla kilonova che ha seguito il getto stesso creando un’onda d’urto secondaria. Se più onde d’urto si verificano in momenti diversi e si comportano in modo diverso, ciò potrebbe spiegare le differenze nel modo in cui le diverse lunghezze d’onda si sono attenuate.
Oppure i raggi X potrebbero essere stati prolungati da quella che i ricercatori hanno chiamato “iniezione continua di energia da parte di un motore centrale di lunga durata” che qualunque cosa sia stata lasciata indietro dalla collisione ha continuato a emettere radiazioni X. Per ora gli scienziati non posseggono dati in grado di distinguere tra gli scenari possibili, tuttavia alcune cose si possono spiegare. Non si conoscono tutti i meccanismi della fusione di stelle di neutroni. Manca qualcosa nei modelli e solo ulteriori osservazioni e analisi aggiornate aiuteranno a capire di cosa si tratta.
Inoltre il bagliore è stato identificato solo in relazione a una collisione tra stelle di neutroni, potrebbe essere quindi una firma utile per identificare altre collisioni di questo tipo di oggetti. Le sue caratteristiche potrebbero essere utilizzate per cercare emissioni simili negli archivi di dati a raggi X per scoprire questi eventi che non sono stati osservati in precedenza. Altre osservazioni di GW170817 inizieranno a dicembre di quest’anno e gli astronomi non sono sicuri di cosa troveranno. In ogni caso, ci aiuterà a migliorare la comprensione dell’evento.
“Questo potrebbe essere l’ultimo respiro di una fonte storica o l’inizio di una nuova storia, in cui il segnale si ravviva di nuovo in futuro e può rimanere visibile per decenni o addirittura secoli“, ha detto Troja . “Qualunque cosa accada, questo evento sta cambiando ciò che sappiamo sulle fusioni di stelle di neutroni e riscrive i nostri modelli”.
Fonte: https://www.sciencealert.com/that-epic-neutron-star-collision-was-still-glowing-two-and-a-half-years-later