OGGETTO COMPATTO CHE ACCRESCE MATERIA DA UNA STELLA VICINA

Ss 433, una Ulx che gioca a nascondino

Gli astronomi lo sospettavano da tempo, ma ora i dati raccolti dal telescopio spaziale a raggi X della Nasa Nustar e sofisticati modelli teorici lo confermano: l’oggetto Stephenson-Sanduleak 433, un sistema binario situato nella nostra galassia a circa 20mila anni luce dalla Terra, è una sorgente ultra-luminosa nei raggi X, la prima identificata nella nostra galassia. Ne parliamo con uno degli autori dello studio, Ciro Pinto, ricercatore all'Inaf di Palermo

     21/07/2021
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Ciro Pinto, ricercatore dell’Istituto nazionale di astrofisica

Determinare la natura di una sorgente astronomica alle volte può essere una questione di prospettiva. Lo sa bene il team di ricercatori guidati da Matt Middleton dell’Università di Southampton, nel Regno Unito, che, grazie ai dati ottenuti dal telescopio spaziale a raggi X Nustar della Nasa e applicando modelli teorici, ha mostrano come Stephenson-Sanduleak 433 (Ss 433) – un sistema binario galattico distante circa 20mila anni luce dalla Terra –  avrebbe tutte le carte in regola per essere classificato una sorgente ultra-luminosa nei raggi X (Ulx, in inglese) se l’oggetto compatto del sistema fosse osservato frontalmente. In pratica, la componente compatta di Ss 433, inclinata rispetto alla nostra linea di vista, ci nasconde parte della luminosità della sorgente, che i ricercatori sono però riusciti a stimare.

Tra i firmatari della pubblicazione frutto della ricerca, apparsa lo scorso maggio su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ci sono Matteo Bachetti dell’Inaf di Cagliari e Ciro Pinto dell‘Inaf Iasf di Palermo, che abbiamo raggiunto per saperne di più su questa singolare sorgente.

Pinto, cos’è esattamente Ss 433?

«Si tratta di uno dei più esotici e strani sistemi binari. Un oggetto compatto – una stella di neutroni o più probabilmente un buco nero – strappa materia da una stella compagna ed emette continui getti di materia a velocità prossime a quella della luce con un notevole impatto sul mezzo circostante. La struttura del getto fa intendere che il sistema è visto ad alta inclinazione (cioè vicino al piano dell’orbita)».

Illustrazione artistica di Ss 433. La sua luminosità nell’X è circa mille volte più debole della soglia minima affinché il sistema sia considerato una Ulx. Ciò è dovuto alla struttura conica del disco dell’oggetto compatto e alla sua inclinazione rispetto alla nostra linea di vista. Secondo lo studio di Middleton et al., Ss 433 ha invece una luminosità nei raggi X che è circa un milione di volte quella totale emessa dal Sole. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

E una ultra-luminous x-ray source, invece?

«Una Ulx, o sorgente ultra-luminosa nei raggi X, è una stella binaria in cui l’oggetto compatto strappa materia ad una velocità impressionante dalla stella compagna. La materia emette molta radiazione X che forma un disco di accrescimento molto spesso attorno all’oggetto compatto e lancia potentissimi venti».

Con Nustar avete osservato una debole emissione di raggi X duri (hard). Da dove proviene questa radiazione?  

«Proprio così. Più precisamente, abbiamo osservato quello che riesce a trapelare della radiazione primaria emessa dalle zone centrali del disco, ma anche una quantità enorme di luce riprocessata o riflessa. Senza Nustar non sarebbe stato possibile osservare e risolvere le due componenti».

A cosa è dovuta l’emissione di questa seconda componente?

«Il fatto che la componente riflessa sia di gran lunga più luminosa di quella primaria fa capire che il disco ha una struttura a cono, che collima la maggior parte della luce primaria, permettendo solo ad una parte di sfuggire attraverso le pareti alte del disco e del vento. Tuttavia nel processo di collimazione molta radiazione urta contro la materia (principalmente gas) che poi ne riflette una grossa porzione verso di noi».

È questa radiazione che vi ha permesso di concludere che Ss 433 sia una Ulx?

«Esattamente. Tramite il confronto tra dati sperimentali e modelli teorici abbiamo stimato che la componente primaria deve essere cento volte più brillante. E che, quindi, qualora Ss 433 fosse vista di faccia, essa apparirebbe molto più brillante nella banda X: ai livelli di una Ulx – la prima scoperta nella nostra galassia».

Illustrazione artistica di Ss 433, un sistema binario galattico costituito un buco nero o una stella di neutroni che sottrae materia a un ritmo frenetico dalla vicina stella compagna. Crediti: Desy/Science communication lab

Cosa c’entra la precessione in tutto questo?

«La precessione è importante perché ci fa vedere parti diverse del disco e quindi della luce X in epoche diverse come farebbe un faro. Allo stesso tempo, però, nasconde parte della luminosità del sistema. Si tratta di un movimento simile a quello di una trottola causato dal non perfetto allineamento degli assi di rotazione».

Alla luce di questi risultati, come dobbiamo classificare Ss 433? Un microquasar – come è attualmente considerato – o una Ulx?

«Entrambe le cose. Un microquasar perché la luce ottica e i getti sono simili a quelli di un quasar, cioè un buco nero supermassiccio, però ridotto alla scala stellare. Una Ulx perché grazie a un trasferimento di materia straordinario apparirebbe come tale se fosse vista di faccia».

Qualora, come pensate, l’oggetto compatto in Ss 433 sia realmente un buco nero, vista la sua voracità, potremmo considerarlo un esempio in miniatura di quegli enormi mostri ingordi di materia che sono i quasar?

«Credo proprio di sì. Anzi, questo sistema binario è la dimostrazione di come sia possibile accrescere materia velocemente su di un buco nero, il che fornisce la chiave per sbloccare uno dei più grandi misteri cosmologici, ovvero proprio la creazione dei buchi neri supermassicci nelle prime fasi di vita dell’universo».


Per saperne di più:

  • Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “NuSTAR reveals the hidden nature of SS433” di M J Middleton, D J Walton, W Alston, T Dauser, S Eikenberry, Y-F Jiang, A C Fabian, F Fuerst, M Brightman, H Marshall, M Parker, C Pinto, F A Harrison, M Bachetti, D Altamirano, A J Bird, G Perez, J Miller-Jones, P Charles, S Boggs, F Christensen, W Craig, K Forster, B Grefenstette, C Hailey, K Madsen, D Stern e W Zhang