NUOVA IPOTESI SULL’ORIGINE DELLE X-RAY PULSAR

Dimmi come esplodi, ti dirò come pulsi

La scoperta di due distinte famiglie di pulsar X, riportata su Nature, potrebbe rivelare l’origine delle loro stelle di neutroni. L’appartenenza all’uno o all’altro gruppo sembra infatti associata a due diversi processi d'esplosione di supernova.

Rappresentazione artistica di una pulsar a raggi X in un sistema binario. Crediti: NASA/Dana Berry

«Datemi un bambino di sette anni e vi darò l’uomo», recitava lo slogan della fortunatissima serie televisiva “Seven Up!”, un esperimento sociale con protagonisti 14 bambini inglesi intervistati periodicamente, ogni sette anni, dall’infanzia fino all’età adulta. Una ricerca anticipata oggi nella sezione Advance Online Publication di Nature giunge a un’ipotesi analoga per quanto riguarda una particolare classe di X-ray pulsar, le Be X-ray binaries (BeXRBs). Le BeX sono sistemi formati da una stella di neutroni che acquisisce materia da una stella compagna, generando fasci di raggi X. Gli autori dell’articolo, osservando il loro comportamento, hanno notato che si dividono in due sottogruppi. L’appartenenza all’uno o all’altro gruppo, suggerisce lo studio, potrebbe dipendere dal fenomeno che ha dato origine alla stella di neutroni: vale a dire, dal processo che ha portato al collasso la supernova che l’ha generata.

Analizzando alcuni parametri caratteristici di un campione di BeX presenti nella nostra galassia e nelle Nubi di Magellano, e in particolare il periodo di spin (il tempo di rotazione su se stessa della stella di neutroni), il periodo orbitale (della stella di neutroni rispetto alla stella compagna) e l’eccentricità dell’orbita, il team guidato da Christian Knigge, dell’Università di Southampton, ha constatato che le BeX tendono a raggrupparsi in due famiglie. Da una parte, ci sono quelle a rapida rotazione (attorno ai 10 secondi), breve periodo orbitale (attorno ai 40 giorni) e bassa eccentricità dell’orbita. Dall’altra, quelle a rotazione più lenta (attorno ai 200 secondi), periodo orbitale più lungo (attorno ai 100 giorni) ed eccentricità più marcata.

«Già questo è di per sé un risultato molto robusto e interessante», dice Vito Sguera, ricercatore all’INAF IASF Bologna, «anche perché non era previsto né spiegabile in base ai modelli evolutivi noti per le Be High mass X-ray binaries. Ma c’è di più: gli autori hanno azzardato una spiegazione. Il peccato originale delle due diverse sottopopolazioni risiederebbe nell’esplosione che tempo prima ha generato la stella di neutroni. Ora, è noto che esistono due diversi tipi di esplosioni di supernova che possono generare stelle di neutroni. La cosa interessante è che queste due diverse esplosioni, stando a quanto suggerisce lo studio, potrebbero essere responsabili della bimodalità osservata».

Quasi tutte le stelle di neutroni presenti nell’Universo, infatti, si ritiene che siano l’esito di due diverse modalità d’esplosione di supernove. Un primo tipo è quello delle supernove generate da stelle di grande massa nelle quali il prodotto finale dei cicli di nucleosintesi, un nucleo ferroso, sia arrivato a superare il cosiddetto limite di Chandrasekhar, corrispondente a 1.44 masse solari. Un secondo tipo, invece, è associato al collasso di un nucleo di ossigeno, neon e magnesio, nel quale la cattura di elettroni da parte dei nuclei di neon e magnesio abbia causato un improvviso crollo della pressione. L’ipotesi di Knigge e colleghi è che le BeX più lente ed eccentriche siano quelle con alle spalle una supernova del primo tipo, dunque generata da un nucleo ferroso. Quelle più rapide e a bassa eccentricità, al contrario, deriverebbero da supernove del secondo tipo, collassate a seguito di un processo di cattura di elettroni.

«Al momento si tratta di un’idea speculativa, come mettono ben in chiaro gli stessi autori. Tuttavia», sottolinea Sguera, «è un’ipotesi che offre diverse predizioni osservative, dunque potenzialmente verificabili attraverso futuri studi e ricerche».

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Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Malaspina