Credito d'immagine: NASA
Gli scienziati del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) e della NASA hanno catturato dettagli senza precedenti del flusso vorticoso di gas che si libra a pochi chilometri dalla superficie di una stella di neutroni, a sua volta una sfera di circa dieci miglia di diametro.
Un'esplosione enorme e rara sulla superficie di questa stella di neutroni - che ha riversato più energia in tre ore rispetto al Sole in 100 anni - ha illuminato l'area e ha permesso agli scienziati di spiare i dettagli della regione mai rivelati prima. Potevano vedere dettagli fini come l'anello di gas che turbinava e fluiva sulla stella di neutroni mentre questo anello si piegava dall'esplosione e poi lentamente recuperava la sua forma originale dopo circa 1.000 secondi.
Tutto ciò avveniva a 25.000 anni luce dalla Terra, catturato secondo per secondo in modo simile a un film attraverso un processo chiamato spettroscopia con Rossi X-ray Timing Explorer della NASA.
Il dott. David Ballantyne della CITA presso l'Università di Toronto e il dott. Tod Strohmayer del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, presentano questo risultato in un prossimo numero di Astrophysical Journal Letters. L'osservazione fornisce nuove informazioni sul flusso del "disco di accrescimento" di una stella di neutroni (e forse di un buco nero), di solito troppo piccolo per essere risolto anche con i telescopi più potenti.
"Questa è la prima volta che siamo stati in grado di guardare le regioni interne di un disco di accrescimento, in questo caso letteralmente a pochi chilometri dalla superficie della stella di neutroni, cambiarne la struttura in tempo reale", ha detto Ballantyne. “È noto che i dischi di accrescimento fluiscono intorno a molti oggetti nell'Universo, dalle stelle di nuova formazione ai giganteschi buchi neri in quasar distanti. Dettagli su come un tale flusso di flussi potesse essere dedotto solo fino ad ora. ”
Una stella di neutroni è il denso nucleo di resti di una stella esplosa almeno otto volte più massiccia del Sole. La stella di neutroni contiene circa un valore di massa solare in una sfera non più grande di Toronto. Un disco di accrescimento si riferisce al flusso di gas caldo (plasma) che vortica attorno alle stelle di neutroni e ai buchi neri, attratto dalla forte gravità della regione. Questo gas viene spesso fornito da una stella vicina.
Quando la materia si schianta sulla stella di neutroni, forma uno strato di materiale compreso tra 10 e 100 metri, composto principalmente da elio. La fusione dell'elio in carbonio e altri elementi più pesanti rilascia un'enorme energia e alimenta una forte esplosione di luce a raggi X, molto più energica della luce visibile. (La fusione nucleare è lo stesso processo che alimenta il Sole.) Tali esplosioni possono verificarsi più volte al giorno su una stella di neutroni e durare per circa 10 secondi.
Ciò che Ballantyne e Strohmayer osservarono su questa stella di neutroni, chiamata 4U 1820-30, fu un "superburst". Questi sono molto più rari delle normali esplosioni a elio e rilasciano un'energia mille volte maggiore. Gli scienziati affermano che questi superbatteri sono causati da un accumulo di cenere nucleare sotto forma di carbonio dalla fusione dell'elio. Il pensiero attuale suggerisce che ci vogliono diversi anni perché la cenere di carbonio si accumuli a tal punto da iniziare a fondersi.
Il superburst era così luminoso e lungo che si comportava come un riflettore irradiato dalla superficie della stella di neutroni e sulla regione più interna del disco di accrescimento. La luce a raggi X proveniente dallo scoppio illuminava gli atomi di ferro nel disco di accrescimento, un processo chiamato fluorescenza. Rossi Explorer ha catturato la caratteristica firma della fluorescenza del ferro, ovvero il suo spettro. Questo, a sua volta, ha fornito informazioni sulla temperatura, la velocità e la posizione del ferro attorno alla stella di neutroni.
"Il Rossi Explorer può ottenere una buona misurazione dello spettro di fluorescenza degli atomi di ferro ogni pochi secondi", ha detto Strohmayer. “Sommando tutte queste informazioni, otteniamo un'immagine di come questo disco di accrescimento viene deformato dall'esplosione termonucleare. Questo è l'aspetto migliore che possiamo sperare di ottenere, perché la risoluzione necessaria per vedere effettivamente questa azione come un'immagine, anziché spettri, sarebbe un miliardo di volte maggiore di ciò che offre il telescopio spaziale Hubble. "
Gli scienziati hanno detto che le stelle di neutroni che scoppiano servono come laboratorio per studiare i dischi di accrescimento, che sono visti (ma in modo meno dettagliato) attraverso l'Universo attorno ai buchi neri stellari vicini e alle galassie quasar estremamente distanti. I buchi neri stellari con dischi di accrescimento non producono esplosioni di raggi X.
Il Rossi Explorer è stato lanciato nel dicembre 1995 per osservare oggetti in rapido cambiamento, energici e in rapida rotazione, come buchi neri supermassicci, nuclei galattici attivi, stelle di neutroni e pulsar di millisecondi.
Fonte originale: Comunicato stampa NASA
