Fare uno sforzo in più per immaginare un debole, gigantesco cavatappi tracciato da veloci protoni ed elettroni espulsi da un misterioso microquasar ha pagato per una coppia di astrofisici che hanno acquisito nuove intuizioni sul funzionamento interno della bestia e hanno anche risolto una disputa di lunga data sulla distanza dell'oggetto.
Gli astrofisici hanno usato il radiotelescopio Very Large Array (VLA) della National Science Foundation per catturare i dettagli più deboli mai visti nei getti di plasma emergenti dalla microquasar SS 433, un oggetto un tempo soprannominato "l'enigma del secolo". Di conseguenza, hanno cambiato la comprensione degli scienziati sui getti e risolto la controversia sulla sua distanza "oltre ogni ragionevole dubbio", hanno detto.
La SS 433 è una stella di neutroni o un buco nero orbitata da una "normale" stella compagna. La potente gravità della stella di neutroni o del buco nero attira materiale dal vento stellare del suo compagno in un disco di accrescimento di materiale che circonda strettamente il denso oggetto centrale prima di essere tirato su di esso. Questo disco spinge getti di protoni veloci ed elettroni verso l'esterno dai suoi poli a circa un quarto della velocità della luce. Il disco in SS 433 oscilla come la cima di un bambino, facendo sì che i suoi getti rintracciano un cavatappi in cielo ogni 162 giorni.
Il nuovo studio VLA indica che la velocità delle particelle espulse varia nel tempo, contrariamente al modello tradizionale per SS 433.
"Abbiamo scoperto che la velocità effettiva varia tra il 24 percento e il 28 percento della velocità della luce, invece di rimanere costante", ha affermato Katherine Blundell, dell'Università di Oxford nel Regno Unito. "Sorprendentemente, i getti che vanno in entrambe le direzioni cambiano simultaneamente le loro velocità, producendo velocità identiche in entrambe le direzioni in qualsiasi momento", ha aggiunto Blundell. Blundell ha lavorato con Michael Bowler, anche lui di Oxford. Le scoperte degli scienziati sono state accettate dalle lettere astrofisiche del diario.
La nuova immagine VLA mostra due giri completi del cavatappi dei getti su entrambi i lati del nucleo. L'analisi dell'immagine ha mostrato che se il materiale provenisse dal nucleo a una velocità costante, i percorsi del getto non corrisponderebbero esattamente ai dettagli dell'immagine.
"Simulando le espulsioni a velocità diverse, siamo stati in grado di produrre una corrispondenza esatta con la struttura osservata", ha spiegato Blundell. Gli scienziati hanno prima abbinato uno dei loro jet. "Siamo rimasti quindi sbalorditi nel vedere che le velocità variabili che corrispondevano alla struttura di un jet riproducevano esattamente anche il percorso dell'altro jet", ha detto Blundell. La corrispondenza delle velocità nei due getti riproduceva la struttura osservata anche tenendo conto del fatto che, poiché un getto si sta allontanando più da noi dell'altro, ci vuole più luce per raggiungerci, ha aggiunto.
Gli astrofisici ipotizzano che i cambiamenti nella velocità di espulsione possano essere causati da cambiamenti nella velocità con cui il materiale viene trasferito dalla stella compagna sul disco di accrescimento.
La nuova dettagliata immagine VLA ha anche permesso agli astrofisici di determinare che la SS 433 è distante circa 18.000 anni luce dalla Terra. Stime precedenti avevano l'oggetto, nella costellazione dell'Aquila, di circa 10.000 anni luce. Una distanza precisa, hanno affermato gli scienziati, ora consente loro di determinare meglio l'età del guscio di detriti espulso dall'esplosione della supernova che ha creato l'oggetto denso e compatto nel microquasar. Conoscere la distanza in modo accurato consente anche loro di misurare la luminosità effettiva dei componenti del microquasar e questo, hanno affermato, migliora la loro comprensione dei processi fisici in atto nel sistema.
L'immagine rivoluzionaria è stata creata utilizzando 10 ore di osservazione con il VLA in una configurazione che massimizza la capacità del VLA di vedere i dettagli. Rappresenta la più lunga "esposizione temporale" dell'SS 433 alle lunghezze d'onda radio e mostra quindi i dettagli più deboli. Rappresenta anche la migliore immagine che si possa fare con la tecnologia attuale. Poiché i getti della SS 433 si stanno muovendo, la loro immagine verrebbe "imbrattata" in un'osservazione più lunga. Per vedere dettagli ancora più deboli nei getti, gli astrofisici devono attendere la maggiore sensibilità del VLA espanso, che diventerà disponibile tra qualche anno.
La SS 433 fu il primo esempio di quelli che ora vengono chiamati microquasar, sistemi binari con una stella di neutroni o un buco nero orbitati da un'altra stella, ed emettendo getti di materiale ad alta velocità. Lo strano sistema stellare ha ricevuto una vasta copertura mediatica alla fine degli anni '70 e all'inizio degli anni '80. Un articolo del 1981 di Sky & Telescope fu intitolato "SS 433 - Enigma of the Century".
Poiché si pensa che i microquasar nella nostra Galassia della Via Lattea producano i loro getti di materiale ad alta velocità attraverso processi simili a quelli che producono getti dai nuclei delle galassie, i microquasar vicini fungono da comodo "laboratorio" per studiare la fisica dei getti. I microquasar sono più vicini e mostrano cambiamenti più rapidamente rispetto ai loro cugini più grandi.
Katherine Blundell è una ricercatrice universitaria finanziata dalla Royal Society del Regno Unito.
Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in accordo con la cooperazione da Associated Universities, Inc.
Fonte originale: Comunicato stampa NRAO
