Le esplosioni termonucleari sulle stelle di neutroni rivelano la velocità dei loro getti

Le stelle di neutroni sono quello che rimane di una stella massiccia che una volta è morta in un’esplosione di supernova. Nel complesso, le stelle di neutroni sono considerate alcuni degli oggetti più estremi dell’Universo conosciuto, e questo è particolarmente vero quando questi resti di stelle incredibilmente densi esistono accanto a una stella di neutroni vampiro abbastanza vicine da consentire alla gravità di strappare via materiale dalla seconda stella. In altre parole, la stella compagna è come la vittima stellare della stella di neutroni.

Abbiamo la prova: buchi neri o stelle di neutroni originano dalle supernove
Abbiamo la prova: buchi neri o stelle di neutroni originano dalle supernove

Nuovo studio sulle dinamiche delle esplosioni delle  stelle di neutroni

Le stelle di neutroni “vampiro” sono speciali perché ritornano alla vita come una Bela Lugosi cosmica. Questo perché il materiale in caduta su una stella compagna innesca esplosioni termonucleari sulla superficie della stella di neutroni.

Parte di questa materia rubata viene incanalata verso i poli della stella di neutroni, da dove erutta a velocità prossime alla luce sotto forma di potenti getti astrofisici. Eppure, quello che causa il lancio di questi getti, e come si collegano a queste esplosioni termonucleari, è rimasto un mistero.

Gli scienziati hanno rivelato un modo per misurare le velocità di quei getti e collegare i valori alle qualità sia di una stella di neutroni vampiro che della sfortunata stella compagna binaria di cui si nutre. Questo potrebbe in definitiva aiutare a risolvere il dilemma legato ai jet e forse offrire informazioni su altri oggetti che sottraggono materia anche a una stella compagna, come i buchi neri supermassicci.

Per la prima volta, siamo stati in grado di misurare le velocità dei getti stabili lanciati da una stella di neutroni“, ha dichiarato l’autore principale e scienziato del National Institute for Astrophysicals (INAF) Thomas Russell.

Questi getti, come quelli provenienti dai buchi neri in accrescimento, sono incredibilmente importanti nel nostro Universo, poiché impartiscono enormi quantità di energia all’ambiente circostante, influenzando la formazione stellare, la crescita delle galassie e persino il modo in cui le galassie si raggruppano insieme. Ma in realtà non lo sappiamo. capire come vengono lanciati questi jet” .

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Russell ha spiegato che, in precedenza, gli scienziati avevano pensato che i getti potessero essere lanciati a causa della rotazione del materiale strappato da una stella vittima mentre il materiale si muove a spirale. C’era anche la teoria secondo cui i getti sono collegati alla rotazione dell’oggetto rotante stesso.

Questa nuova ricerca potrebbe aiutare a definire quale meccanismo sia prevalentemente responsabile: “La nostra scoperta di una connessione tra le esplosioni termonucleari e i getti ora ci offre una sonda facilmente accessibile e ripetibile per districare il meccanismo di lancio dei getti nelle stelle di neutroni”, ha continuato Russell: “Poiché pensiamo che i getti vengano lanciati in modi molto simili per tutti i tipi di oggetti, questo ci aiuterà a capire come i getti vengono lanciati da tutti gli oggetti, anche dai buchi neri supermassicci che risiedono al centro delle galassie”.

La misurazione della velocità del getto

Per giungere alla loro conclusione, Russell e colleghi hanno esaminato due sistemi contenenti stelle di neutroni alimentanti: le binarie a raggi X 4U 1728-34 e 4U 1636-536. È noto che entrambi i sistemi esplodono periodicamente con esplosioni termonucleari.

Le esplosioni termonucleari sulla superficie di una stella di neutroni non sono un fenomeno nuovo per gli scienziati. Queste esplosioni sono state analizzate per anni e Russell ha sottolineato che gli astronomi hanno osservato almeno 125 stelle di neutroni “esplosive” in totale.

Mentre la stella di neutroni consuma la materia di una stella vicina, il materiale accumulato si accumula sulla superficie della stella di neutroni“, ha spiegato Russell: “Ad un certo punto, la pressione diventa troppo grande e si verifica un’esplosione termonucleare instabile e fuori controllo che si diffonde attraverso l’intera superficie della stella di neutroni in pochi secondi”.

I lampi associati a 4U 1728-34 e 4U 1636-536 sono visibili nella banda dei raggi X, il che significa che il team è stato in grado di utilizzare il telescopio spaziale del Laboratorio internazionale di astrofisica a raggi gamma (INTEGRAL) dell’Agenzia spaziale europea per rilevarli.

Abbiamo scoperto che queste esplosioni provocano il pompaggio di materiale extra nei getti per le decine di secondi in cui durano le esplosioni”, ha continuato Russell: “Utilizzando i radiotelescopi per monitorare i getti con l’Australia Telescope Compact Array, siamo stati in grado di tracciare questo materiale extra mentre scorreva lungo i getti, fornendoci sostanzialmente un autovelox cosmico per misurare la velocità del getto”.

Quello che gli studiosi volevano vedere erano i cambiamenti nelle emissioni radio in seguito ai lampi di raggi X.

In effetti, il team ha rilevato aumenti della luminosità radio entro pochi minuti da ogni singola esplosione termonucleare. Questo ha portato i ricercatori a concludere che l’evoluzione dei getti è strettamente correlata alle esplosioni termonucleari.

Stella di neutroni

Siamo rimasti sorpresi da quanto fosse chiara la risposta dei getti. Si trattava di bagliori molto luminosi e chiari che scorrevano lungo il getto ed erano facilmente rilevabili”, ha aggiunto Russell: “Ci aspettavamo qualche risposta, ma pensavamo che sarebbe stata molto più fumosa“.

La velocità di questi getti era il pezzo mancante del puzzle che ha portato a un collegamento tra le violente espulsioni dei getti e gli eventi di alimentazione esplosiva.

“Le stelle di neutroni possono avere spin misurati in modo molto preciso, masse ben determinate e forse anche intensità di campo magnetico conosciute, che sono tutte molto più difficili da misurare nei buchi neri”, ha specificato l’esperto: “Quindi è solo con le stelle di neutroni che possiamo, attualmente, iniziare a collegare le proprietà del sistema con i getti“.

Conclusioni

Tutto sommato, il team ha ora visto questo risultato in due sistemi di stelle di neutroni che si alimentano, ma questi sono gli unici due esaminati finora.

stella di neutroni

Stiamo applicando la nostra nuova tecnica a quante più stelle di neutroni esplosive possibile per rivelare come le velocità del getto variano con le diverse proprietà di una stella di neutroni“, ha concluso lo studioso: “Una volta che avremo costruito un campione sufficiente, saremo in grado di districare le proprietà chiave per la produzione dei jet, rivelando come vengono lanciati”.

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