Gli astronomi hanno tenuto d'occhio un'esplosione di supernova nella vicina galassia M83 invece hanno assistito a un'esplosione prodigiosa di un altro tipo: una nuova sorgente di raggi X ultraluminosa, o ULX. In quello che gli scienziati chiamano "uno sfogo straordinario", l'ULX in M83 ha aumentato la luminosità dei raggi X di almeno 3.000 volte, uno dei più grandi cambiamenti nei raggi X mai visti per questo tipo di oggetto.
"La fiammata di questo ULX ci ha sorpreso ed è stato un segno sicuro che avevamo scoperto qualcosa di nuovo sul modo in cui crescono i buchi neri", ha detto Roberto Soria della Curtin University in Australia, che ha guidato il nuovo studio.
I ricercatori affermano che questa esplosione fornisce prove dirette per una popolazione di buchi neri stellari vecchi e volatili e fornisce nuove informazioni sulla natura di una misteriosa classe di buchi neri che può produrre quanta energia di raggi X quanti milioni di soli irradiano a tutte le lunghezze d'onda .
L'astrofisico Bill Blair della Johns Hopkins University, scrivendo nel Blog di Chandra, "Una cosa divertente è accaduta mentre aspettavamo la prossima supernova in M83", ha detto questa galassia, nota anche come Galassia Girandola del Sud, "è un dono straordinario della natura. A 15 milioni di anni luce di distanza, è in realtà una delle galassie più vicine (solo 7-8 volte più distante della galassia di Andromeda), ma appare quasi esattamente a faccia in su, offrendo ai terrestri una vista fantastica dei suoi bellissimi bracci a spirale e nucleo attivo che forma le stelle. "
M83 ha generato sei supernova osservate dal 1923, ma l'ultima vista è stata nel 1983. "Siamo in ritardo per una nuova supernova!" Blair ha scritto.
Quindi, molti astronomi hanno osservato M83, sperando di individuare una nuova supernova, ma invece hanno visto un drammatico salto nella luminosità dei raggi X, che secondo i ricercatori probabilmente si è verificato a causa di un improvviso aumento della quantità di materiale che cade nel nero buco.
Un ULX può emettere più raggi X della maggior parte dei sistemi binari "normali" in cui una stella compagna è in orbita attorno a una stella di neutroni o un buco nero. L'emissione di raggi X di grandi dimensioni suggerisce che gli ULX contengono buchi neri che potrebbero essere molto più massicci di quelli trovati altrove nella nostra galassia.
Le stelle compagne degli ULX, una volta identificate, sono di solito giovani, stelle enormi, il che implica che i loro buchi neri sono anche giovani. L'ultima ricerca, tuttavia, fornisce prove dirette che gli ULX possono contenere buchi neri molto più vecchi e che alcune fonti potrebbero essere state erroneamente identificate come giovani.
Le osservazioni di M83 furono fatte per diversi anni con Chandra. Nessun segno dell'ULX è stato trovato nelle immagini radiografiche storiche realizzate con l'Osservatorio di Einstein nel 1980, ROSAT nel 1994, l'XMM-Newton dell'Agenzia spaziale europea nel 2003 e nel 2008, l'osservatorio Swift della NASA nel 2005, le osservazioni del telescopio Magellan nell'aprile 2009 o in un'immagine di Hubble ottenuta nell'agosto 2009.
Ma nel 2011, Soria e i suoi colleghi hanno usato le immagini ottiche dell'Osservatorio Gemelli e del telescopio spaziale Hubble della NASA e hanno visto una sorgente blu brillante nella posizione della sorgente di raggi X.
La mancanza di una fonte blu nelle immagini precedenti indica che la stella compagna del buco nero è più debole, più rossa e ha una massa molto più bassa rispetto alla maggior parte dei compagni che in precedenza erano stati direttamente collegati agli ULX. L'emissione ottica blu brillante vista nel 2011 deve essere stata causata da un drammatico accumulo di più materiale dalla stella compagna.
"Se l'ULX fosse stato osservato solo durante il suo picco di emissione di raggi X nel 2010, il sistema avrebbe potuto facilmente essere scambiato per un buco nero con un compagno stellare enorme, molto più giovane, di circa 10-20 milioni di anni", ha detto co -autore Blair.
Il compagno del buco nero in M83 è probabilmente una stella gigante rossa di almeno 500 milioni di anni, con una massa inferiore a quattro volte quella del sole. I modelli teorici per l'evoluzione delle stelle suggeriscono che il buco nero dovrebbe essere vecchio quasi quanto il suo compagno.
Un altro ULX contenente un vecchio buco nero volatile recentemente è stato scoperto nella galassia di Andromeda da un team guidato da Amanpreet Kaur dell'Università di Clemson, pubblicato nel numero di febbraio 2012 di Astronomia e Astrofisica. Matthew Middleton e colleghi dell'Università di Durham hanno riportato ulteriori informazioni nel numero di marzo 2012 delle comunicazioni mensili della Royal Astronomical Society. Hanno usato i dati di Chandra, XMM-Newton e HST per mostrare che l'ULX è altamente variabile e il suo compagno è una vecchia stella rossa.
"Con questi due oggetti, sta diventando chiaro che ci sono due classi di ULX, una contenente buchi neri giovani e in costante crescita e l'altra contenente buchi neri che crescono in modo irregolare", ha affermato Kip Kuntz, coautore del nuovo documento M83, anche della Johns Hopkins University. "Siamo stati molto fortunati ad osservare l'oggetto M83 al momento giusto per fare il confronto prima e dopo."
Un articolo che descrive questi risultati apparirà nel numero del 10 maggio di The Astrophysical Journal.
Fonti: NASA, Blog di Chandra
