UNA STELLA DI NEUTRONI “SCINTILLANTE”

Rapid Burster oppone un muro al flusso di gas

Una barriera magnetica di straordinaria forza sarebbe all’origine dei lampi in raggi x, tanto repentini e potenti quanto anomali, emessi dalla stella di neutroni dell’insolito sistema binario Rapid Burster. A un certo punto, la fiumana di gas, strappato alla stella compagna e accumulata sull’invisibile confine, ricade tutto in una volta sulla stella di neutroni, dando origine al misterioso lampo

Rappresentazione artistica del meccanismo di accrescimento che dà origine ai peculiari lampi in raggi x del sistema Rapid Burster. Crediti: ESA/ATG medialab

Scoperto negli anni ‘70, il sistema binario MXB 1730-335 è composto da una stella di neutroni e da una stella ordinaria di piccola massa. Una coppia asimmetrica come ce ne sono tante nell’universo, ma rivelatasi invece così particolare da guadagnarsi il nomignolo specifico di Rapid Burster. Il motivo è che questo sistema emette rapidi, intensi e discontinui lampi di raggi x molto energetici, caratteristica riscontrata in un solo altro caso e che finora non trovava spiegazione.

L’annoso mistero è ora stato svelato da un gruppo di ricerca europeo in uno studio, ora pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, guidato dall’Istituto di astronomia Anton Pannekoek dell’Università di Amsterdam, realizzato grazie alle osservazioni dei telescopi spaziali NuSTAR e Swift della Nasa, e XMM-Newton dell’Esa.

Nei sistemi binari composti da una stella di neutroni e una stella “normale”, la forte attrazione gravitazionale della stella di neutroni strappa gli strati più esterni di gas alla stella compagna. Un flusso di gas – principalmente idrogeno – che ricade sulla stella di neutroni formando un vortice chiamato disco di accrescimento.

Come risultato di questo processo di accrescimento, la maggior parte delle stelle di neutroni nei sistemi binari rilasciano continuamente grandi quantità di raggi x, anche sotto forma di lampi che si accendono in maniera relativamente regolare. Questo tipo di emissione è ricondotta dagli scienziati a reazioni termonucleari, innescate dal flusso di gas che mano a mano si accumula sulla superficie della stella di neutroni.

Variazioni di luminosità osservate da NuSTAR nel sistema binario chiamato Rapid Burster. Crediti: adattato da van den Eijnden et al. (2017)

La peculiarità del sistema binario Rapid Burster risiede nel dare origine, durante i periodi in cui è più luminoso, a questi “normali” lampi di raggi x, che non rappresentano un significativo rilascio di energia rispetto a quello che normalmente viene emesso dalla stella di neutroni in accrescimento, mentre produce come delle “scintille” quando è più fioco. Finora non si riusciva a capire come queste faville in raggi x potessero liberare enormi quantità di energia durante i periodi altrimenti fiacchi in emissioni.

Secondo gli autori del nuovo studio, il colpevole è il campo magnetico della stella di neutroni, un miliardo di volte più forte di quello terrestre. L’enorme intensità del campo magnetico fa sì che ’idrogeno strappato alla stella compagna rimanga confinato a una certa distanza dalla superficie della stella di neutroni, disegnando un cerchio “vuoto” di diametro attorno ai 90 km, nove volte più ampio rispetto a quello della stella di neutroni.

In questa fase solo una minima quantità di gas riesce a raggiungere la stella di neutroni ed esserne inghiottito. Tuttavia, mano a mano che si accumula nei pressi di questo confine invisibile, il gas ruota sempre più rapidamente, fino a eguagliare la velocità di rotazione del campo magnetico della stella di neutroni. A quel punto, il gas accumulato ricade tutto insieme sulla superficie della stella di neutroni, dando origine – con un effetto simile a quello di una pallina lanciata verso una trottola che ruota velocemente – all’improvviso lampo in raggi x molto intenso che contraddistingue il sistema binario Rapid Burster.

Gli autori del nuovo studio hanno misurato la forza del campo magnetico della stella di neutroni in 6 × 108 G, un valore oltre cinque volte più forte di quello osservato in altre stelle di neutroni con una compagna stellare di massa piccola. Questo potrebbe essere ricondotto alla giovane età di questo sistema binario, suggerendo che in esso il processo di accrescimento non sia ancora proceduto abbastanza da smorzare il campo magnetico, come gli scienziati ritengono sia successo in sistemi simili.

Se la stella di neutroni di Rapid Burster è veramente così giovane come indica il suo forte campo magnetico, allora ci si aspetta che ruoti molto più lentamente rispetto agli omologhi più anziani. Future misurazioni della velocità di rotazione della stella potranno aiutare a confermare l’insolito scenario dipinto dai ricercatori.

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