SCOPERTA NELL’ARCHIVIO XMM-NEWTON

Una pulsar ultraluminosa

NGC 7793 P13 è la seconda pulsar ultraluminosa ad essere scoperta nella banda dei raggi X, e grazie all’analisi sistematica dei dati raccolti dalla camera EPIC a bordo di XMM-Newton sappiamo anche che è quella che ruota più rapidamente di tutte: compie una rotazione completa ogni 0.42 secondi. Alla guida del team che ha effettuato la scoperta, GianLuca Israel dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma

ultraluminous

Illustrazione di una Ultraluminous X ray Source.

C’è una nuova pulsar nel cielo, si chiama NGC 7793 P13 ed è la seconda pulsar ultraluminosa ad essere scoperta nei raggi X, oltre ad essere quella che ruota su se stessa più rapidamente. A darne l’annuncio un team di astronomi guidato da GianLuca Israel, ricercatore dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Roma.

Le sorgenti ai raggi X ultraluminose (Ultra Luminous X ray source, ULX) sono sorgenti puntiformi talmente brillanti nella banda dei raggi X da emettere, solo in quella banda, più di quanto farebbero un milione di soli in tutte le lunghezze d’onda. Sebbene siano meno luminose dei nuclei galattici attivi, emettono più luce di qualunque altro processo stellare noto, assumendo che lo facciano in maniera isotropa, ovvero in ogni direzione.

NGC 7793 P13 si trova all’interno della galassia a spirale NGC 7793, a circa 13 milioni di anni luce da noi, in direzione della costellazione dello Scultore. Secondo lo studio, sottoposto per la pubblicazione sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, NGC 7793 P13 è una ULX con un periodo di rotazione di 0.42 secondi.

La pulsazione è stata rilevata durante una ricerca sistematica che fa parte di EXTraS (Exploring the X-ray Transient and variable Sky), un progetto finalizzato ad esplorare e individuare le sorgenti catturate in maniera fortuita dalla camera EPIC (European Photon Imaging Camera) a bordo del telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA. Il team guidato da Israel è andato in cerca di segnali periodici coerenti analizzando le informazioni temporali di circa 290.000 oggetti con un numero minimo di 50 fotoni raccolti.

Le due curve di luce mostrano il segnale raccolto dal telescopio XMM-Newton nel 2013 e nel 2014, una volta modulato al valore di 0.42 secondi, ovvero il periodo di rotazione estratto dalle analisi di timing. Crediti: Israel et al. 2016

Le due curve di luce mostrano il segnale raccolto dal telescopio XMM-Newton nel 2013 e nel 2014, una volta modulato al valore di 0.42 secondi, ovvero il periodo di rotazione estratto dalle analisi di timing. Crediti: Israel et al. 2016

«La scoperta è il risultato di un grande sforzo: abbiamo applicato in maniera automatica strumenti di analisi temporale su circa mezzo milione di sorgenti estratte dagli strumenti EPIC a bordo di XMM-Newton», spiega Israel. «Ciascuna curva di luce è stata studiata per capire se ospitava un segnale periodico corerente, in genere testimonianza della rotazione su se stessa di una stella di neutroni o di una nana bianca. Ci sono voluti diversi mesi per ottimizzare il funzionamento del programma, che doveva gestire un’enorme quantità di dati, per fare la scrematura dei primi risultati e poi classificarli correttamente. È stato impegnativo, ma senza dubbio valeva la pena di farlo».

I ricercatori hanno scoperto che NGC 7793 P13 è un sistema binario composto da una stella di neutroni in accrescimento, con una massa pari a circa 1.4 volte quella del Sole, e una stella compagna di grande taglia, pari a circa 20 soli. I dati raccolti dagli astronomi indicano che il periodo orbitale del sistema potrebbe aggirarsi attorno ai 63 giorni, anche se la modulazione osservata nella banda ottica potrebbe anche essere legata a una periodicita super-orbitale. La presenza di un periodo super-orbitale è stata riscontrata in varie decine di sistemi binari ai raggi X, ma la loro natura non è ancora chiara.

Uno degli aspetti più intriganti della scoperta è che NGC 7793 P13 ha una luminosità particolarmente intensa. La stella di neutroni sta accrescendo materia a un tasso superiore al limite di Eddington, ovvero il limite fisico imposto dall’equilibro tra la forza di gravità e la pressione di radiazione di un corpo celeste. Il limite di Eddington per NGC 7793 P13 è circa 100 volte inferiore rispetto alla radiazione osservata.

«La prima conclusione che possiamo trarre da questa scoperta è che il metodo utilizzato tradizionalmente per classificare le ULX, che utilizza le loro caratteristiche spettrali, non è universale», dice Israel. «Di conseguenza è possibile che all’interno del campione di ULX note si nascondano altre stelle di neutroni in accrescimento. È evidente che i modelli di accrescimento normali non sono in grado di spiegare le luminosità delle pulsar a raggi X».

Il team realizzerà nei prossimi mesi indagini più approfondite su NGC 7793 P13, sia nei raggi X che nella banda ottica e infrarossa. Tali studi permetteranno ai ricercatori di verificare la natura della modulazione di 63 giorni e comprendere come stiano evolvendo nel tempo le proprietà della pulsar.

Per saperne di più:

  • Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Discovery of a 0.42-s pulsar in NGC 7793 P13” di G. L. Israel, A. Papitto, P. Esposito, L. Stella, L. Zampieri, A. Belfiore, G. A. Rodríguez Castillo, A. De Luca, A. Tiengo, F. Haberl, J. Greiner, R. Salvaterra, S. Sandrelli e G. Lisini