BUCHI NERI VS STELLE DI NEUTRONI

Gara per il getto più potente

In alcuni sistemi binari composti da una stella di neutroni e da una normale stella compagna le osservazioni hanno mostrato una emissione radio relativamente forte, indicando la presenza di un getto la cui intensità è pari a quella attesa nel caso di un buco nero. È quanto emerge da uno studio condotto da alcuni astronomi che hanno utilizzato l’interferometro Very Large Array. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal

Alcune stelle di neutroni possono essere decisamente le rivali dei buchi neri per quanto riguarda il meccanismo di accelerazione dei getti di materia fino a velocità relativistiche. È quanto emerge da uno studio condotto da alcuni astronomi che hanno utilizzato l’interferometro radio Very Large Array (VLA). I risultati sono riportati su Astrophysical Journal.

«E’ un fatto sorprendente e ci dice che qualcosa che non sospettavamo prima sta accadendo in alcuni sistemi binari composti da una stella di neutroni e da una normale stella compagna», spiega Adam Deller di ASTRON, l’istituto olandese di radioastronomia, e autore principale dello studio. I buchi neri e, a seguire, le stelle di neutroni sono le forme di materia più dense che conosciamo nell’Universo. Nei sistemi binari dove questi straordinari oggetti orbitano attorno ad una stella ordinaria (la compagna), il gas può propagarsi da quest’ultima verso l’oggetto compatto, producendo spettacolari e potenti getti di materia che si propagano nello spazio a velocità prossime a quella della luce.

Prima, sapevamo che i buchi neri erano i “re indiscussi” della formazione di potenti getti relativistici. Anche quando si considera una minima quantità di materia, l’emissione radio che traccia il flusso del getto emergente dal buco nero appare ancora brillante. A confronto, le stelle di neutroni sembra che producano getti relativamente più sottili, anche se l’emissione radio risulta abbastanza brillante da permette di vedere come esse catturano il materiale dalla loro compagna a un tasso molto elevato. Ciò ha portato gli astronomi a pensare che una stella di neutroni, mentre consuma “senza fretta” il materiale dalla compagna, formi solamente getti molto deboli per essere rivelati.

Illustrazione del flusso di materia da una stella compagna che accresce attorno ad una stella di neutroni. Il materiale forma un disco e produce due getti relativistici. La materia in prossimità alla stella di neutroni è così calda che emette raggi X mentre i getti vengono osservati in banda radio. Un meccanismo simile avviene in quei casi dove sono presenti i buchi neri. Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

Ma di recente, una serie di osservazioni combinate radio e X della stella di neutroni PSR J1023+0038 hanno completamente rovesciato questo pensiero. L’oggetto, osservato nel 2009 dall’astronoma Anne Archibald di ASTRON, è il prototipo di una cosiddetta “pulsar millisecondo transiente”, cioè una stella di neutroni che trascorre la sua vita in uno stato di non-accrescimento che occasionalmente cambia passando ad una fase di accrescimento. Quando è stata osservata nel 2013 e poi nel 2014, la stella di neutroni stava accrescendo solo una minuscola quantità di materia e perciò avrebbe prodotto un getto molto debole. «Sorprendentemente, le nostre osservazioni radio con il VLA hanno mostrato una emissione radio relativamente forte, indicando la presenza di un getto la cui intensità è quella che ci aspettiamo nel caso di un buco nero», dice Deller.

Finora si conoscono altri due sistemi “transienti” che esibiscono potenti getti radio simili a quelli prodotti dalle controparti dove sono presenti i buchi neri. La domanda è: che cosa rende speciali questi sistemi transienti rispetto alle altre stelle di neutroni? Per rispondere a questa domanda, Deller e colleghi stanno programmando ulteriori osservazioni di sistemi transienti noti per affinare i modelli teorici relativi al processo di accrescimento.


arXiv: Radio imaging observations of PSR J1023+0038 in an LMXB state