LA FINE DI UNA STELLA TROPPO VICINA A UN BUCO NERO

Tess cattura il pasto di un buco nero

Per la prima volta, il satellite Tess della Nasa ha osservato un buco nero distruggere una stella durante un evento di distruzione mareale, già nelle sue prime fasi. Le osservazioni di follow-up condotte da osservatori a Terra e dallo spazio hanno prodotto l’immagine più dettagliata di sempre dei primi momenti di uno di questi eventi catastrofici. Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal

     30/09/2019
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Quando una stella si avvicina troppo a un buco nero, le intense forze mareali la smembrano, generando un flusso di gas la cui coda sfugge al buco nero, mentre il resto inizia ruotargli attorno disponendosi su un disco. Crediti: Goddard Space Flight Center/Nasa

Per la prima volta, il satellite Tess della Nasa (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ha visto un buco nero distruggere una stella durante un evento conosciuto come tidal disruption event (evento di distruzione mareale). Le osservazioni di follow-up condotte dal Neil Gehrels Swift Observatory della Nasa e da altre strutture, hanno prodotto l’immagine più dettagliata di sempre dei primi momenti di uno di questi eventi catastrofici.

«I dati Tess ci hanno permesso di vedere esattamente quando questo evento distruttivo, chiamato Asassn-19bt, ha iniziato a diventare più luminoso, cosa che non eravamo mai stati in grado di fare prima», ha dichiarato Thomas Holoien, ricercatore presso Carnegie Observatories di Pasadena, in California. «Poiché abbiamo identificato rapidamente l’evento con la All-Sky Automated Survey for Supernovae (Asas-Sn), già nei primi giorni siamo stati in grado di attivare osservazioni di follow-up a più lunghezze d’onda. I primi dati saranno incredibilmente utili per modellare la fisica di queste esplosioni». I risultati i queste osservazioni sono stati descritti in un articolo recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal.

Il buco nero supermassiccio che ha generato Asassn-19bt ha una massa pari a circa 6 milioni di volte la massa del Sole e si trova al centro di una galassia chiamata 2masx j07001137-6602251, situata a circa 375 milioni di anni luce di distanza nella costellazione del Pesce Volante. La stella distrutta in questo evento potrebbe essere stata delle dimensioni del nostro Sole. Quando si è avvicinata al buco nero, si è disgregata in un flusso di gas, la cui coda è sfuggita al buco nero, mentre il resto gli ha iniziato a ruotare attorno, circondando il buco nero con un disco di detriti. Crediti: Goddard Space Flight Center/Nasa

Asas-Sn è un programma astronomico di ricerca di supernove che ogni notte scandaglia tutto il cielo fino alla 17esima magnitudine visuale alla ricerca di fenomeni transienti galattici o extragalattici, che usa una rete mondiale di 20 telescopi robotizzati (4 alle Hawaii, 8 in Cile, 4 in Sud Africa e 4 in Texas) con sede presso l’Ohio State University (Osu) a Columbus. Ha scoperto l’evento il 29 gennaio scorso quando Holoien, che stava lavorando all’Osservatorio di Las Campanas, in Cile, ha ricevuto la segnalazione dal South Africa Instrument. Il ricercatore ha puntato rapidamente due telescopi del Las Campanas su Asassn-19bt e richiesto osservazioni di follow-up da parte di Swift, Xmm-Newton dell’Esa e telescopi a terra da 1 metro nella rete globale dell’Osservatorio di Las Cumbres.

Per Tess non è stato necessario alcun invito all’azione perché il cacciatore di pianeti stava già guardando la stessa area. Tess osserva ampie aree di cielo, chiamate settori, per 27 giorni alla volta. Queste lunghe osservazioni gli consentono di osservare i transiti, cali periodici nella luminosità di una stella che possono indicare pianeti orbitanti attorno alla stella stessa.

Asassn-19bt si è verificato in una zona in cui Tess stava osservando in modo continuativo, ed è sempre stato nel campo di vista della quarta telecamera del satellite. A causa della strategia osservativa di Tess, Asassn-19bt è stato catturato dall’inizio alla fine. Crediti: Goddard Space Flight Center/Nasa

Asas-Sn ha iniziato a trascorrere più tempo sui settori di Tess nel luglio del 2018, quando il satellite ha cominciato le operazioni scientifiche. Gli astronomi avevano anticipato che Tess avrebbe potuto catturare la luce da esplosioni stellari di breve durata, tra cui supernove ed eventi di distruzione mareale. Tess ha osservato Asassn 19bt per la prima volta il 21 gennaio, più di una settimana prima che l’evento fosse abbastanza luminoso da poterlo rilevare con Asas-Sn. Tuttavia, il satellite trasmette i dati sulla Terra solo ogni due settimane e, una volta ricevuti, devono essere elaborati presso il Centro di ricerca Ames nella Silicon Valley, in California. Pertanto, i primi dati di Tess sull’evento di distruzione mareale non sono stati disponibili fino al 13 marzo. Ecco perché riuscire a ottenere osservazioni di follow-up precoci su questi eventi dipende dal coordinamento di sondaggi terrestri come Asas-Sn.

Fortunatamente, l’evento di distruzione mareale si è verificato nella zona che stava guardando Tess, passato al monitoraggio del cielo settentrionale alla fine di luglio. La posizione di Asassn-19bt ha permesso a Holoien e ai suoi colleghi di seguire l’evento in diversi settori. Se si fosse verificato al di fuori di questa zona, Tess avrebbe potuto perdersi l’inizio dell’esplosione.

«I primi dati di Tess ci consentono di vedere la luce molto vicino al buco nero, molto più vicino di quanto siamo stati in grado di vedere prima», ha affermato Patrick Vallely, co-autore e membro della National Science Foundation Graduate Research Fellow presso Osu. «Ci mostrano anche che l’aumento di luminosità di Asassn-19bt è stato molto regolare, il che ci aiuta a dire che l’evento è stato una distruzione mareale e non un altro tipo di esplosione, come dal centro di una galassia o di una supernova».

Le osservazioni del satellite Swift della Nasa hanno permesso di determinare che la temperatura è scesa di circa il 50%, da circa 40mila a 20mila gradi Celsius, nel giro di pochi giorni. Crediti: Goddard Space Flight Center/Nasa

Il team di Holoien ha utilizzato i dati Uv di Swift – il primo ad aver visto un evento di distruzione mareale –  per determinare che la temperatura è scesa di circa il 50%, da circa 40mila a 20mila gradi Celsius, in pochi giorni. Holoien fa notare che questa è la prima volta che è stato riscontrato un calo di temperatura così repentino in un evento di distruzione mareale, anche se tale andamento è previsto da alcune teorie.

Più tipico per questo tipo di eventi è il basso livello di emissione di raggi X osservato da Swift e Xmm-Newton. Il motivo per cui questi eventi producono così tanta emissione Uv e così pochi raggi X è ancora abbastanza misterioso.

Gli astronomi pensano che il buco nero supermassiccio che ha generato Asassn-19bt abbia una massa pari a circa 6 milioni di volte la massa del Sole. Si trova al centro di una galassia chiamata 2masx j07001137-6602251 situata a circa 375 milioni di anni luce di distanza nella costellazione del pesce volante. La stella distrutta potrebbe essere stata di dimensioni simili al nostro Sole.

Le distruzioni mareali sono incredibilmente rare: si verificano una volta ogni 10mila – 100mila anni in una galassia delle dimensioni della nostra Via Lattea. Le supernove, a confronto, si verificano ogni 100 anni circa. In totale, gli astronomi hanno osservato finora solo circa 40 eventi di distruzione mareale e gli scienziati avevano previsto che Tess ne avrebbe viste solo una o due durante la sua missione di due anni, pertanto essere riusciti ad osservare così presto Asassn-19bt è davvero straordinario.

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