EMETTE IMPULSI AD ALTA ENERGIA 224 VOLTE AL SECONDO

Lampi X dalla Mucca, un oggetto compatto in fasce

Ha avuto probabilmente origine da una stella morente che produce un buco nero o una stella di neutroni l’esplosione stellare super luminosa, nota come “the Cow”, osservata dagli astronomi nel 2018 e studiata successivamente con lo strumento Nicer a bordo della Stazione spaziale. Francesco Tombesi: «La Mucca è stato il primo oggetto di questo tipo a essere scoperto, ma lo zoo si sta popolando anche di “koala”, “cammelli” e altri animali esotici»

     13/12/2021
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Rappresentazione artistica del segnale AT2018cow. Crediti: National Astronomical Observatory of Japan

La protagonista dello studio pubblicato oggi su Nature Astronomy da un team guidato da Dheeraj Pasham, scienziato al Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Mit, è una sorgente balzata qualche tempo fa all’onore della cronaca grazie anche al curioso appellativo assegnatole dalle regole della nomenclatura astronomica: the Cow, ovvero la Mucca. Osservata nel giugno del 2018 da telescopi di tutto il mondo sotto forma di potente esplosione – un brillante lampo blu – proveniente dal braccio a spirale di una galassia distante 200 milioni di anni luce da noi, all’inizio sembrava essere una supernova, sebbene fosse molto più veloce e molto più luminosa di qualsiasi esplosione stellare mai osservata. Ora il team guidato dal Mit annuncia di aver rilevato – oltre al brillante flash ottico – un segnale stroboscopico ad alta energia: un treno di centinaia di milioni d’impulsi a raggi X, proveniente dalla stessa sorgente, che si sono ripetuti con grande regolarità ogni 4,4 millisecondi nell’arco di almeno 60 giorni. Consentendo così agli astronomi di stimare le dimensioni della sorgente stessa e di conseguenza di risalire alla sua probabile natura.

Ma partiamo anzitutto da quel buffo nome, la Mucca, per dissipare ogni dubbio sul suo “significato”. Proprio come un autoveicolo può ritrovarsi immatricolato, senza alcun motivo, con una targa tipo EB000LA (o peggio), la sorgente transiente AT2018cow è stata così chiamata dal Transient Name Server dell’International Astronomical Union – la “Motorizzazione” degli astronomi – solo perché l’algoritmo assegna a questo tipo di sorgenti una sigla formata, appunto, dal prefisso ‘AT’ (astronomical transient, che può poi eventualmente diventare ‘SN’ se arriva la conferma che si tratta di una supernova) seguito dall’anno della scoperta e da un codice progressivo di tre lettere, da aaa in avanti.

La Mucca, però, ha mostrato sin dalla scoperta caratteristiche ben più degne di nota dell’insolito nome. È infatti uno tra le poche dozzine di transienti ottici blu e veloci (fbot, dall’inglese fast blue optical transient) conosciuti, e uno tra i pochissimi osservati in tempo reale. Il suo potente lampo, fino a cento volte più luminoso di una tipica supernova, è stato rilevato il 17 giugno 2018 durante una survey condotta dalle Hawaii con i telescopi gemelli Atlas. Un segnale più unico che raro, al punto che immediatamente vennero allertati gli osservatori di tutto il mondo.

«È stato emozionante, hanno iniziato ad accumularsi un sacco di dati», ricorda Pasham. «La quantità di energia era ordini di grandezza superiore a quella di una tipica supernova a collasso nucleare. E la domanda era: cosa potrebbe produrre questa fonte di energia aggiuntiva?». Per tentare di rispondere, occorreva osservare la Mucca non solo con i telescopi ottici ma anche con strumenti sensibili ad altre bande dello spettro elettromagnetico, e in particolare la banda X. Strumenti come Nicer, il Neutron Star Interior Composition Explorer della Nasa, installato a bordo della Stazione spaziale internazionale.

Nicer ha iniziato a osservare la mucca circa cinque giorni dopo il suo primo rilevamento, monitorando il segnale nei successivi 60 giorni. Questi dati sono stati registrati in un archivio pubblico, quello che Pasham e i suoi colleghi hanno scaricato e analizzato. L’analisi dell’emissione in banda X proveniente dalla regione attorno ad AT2018cow ha confermato che gli impulsi non provenivano da altre fonti, come per esempio il rumore strumentale o fenomeni del fondo cosmico. Gli impulsi a 224 hertz – dunque uno ogni 4,4 millisecondi – provenivano proprio dalla Mucca. Assumendo che la dimensione dell’oggetto pulsante non può essere maggiore della distanza che alla velocità della luce si può coprire in quei 4,4 millisecondi, e tenendo conto dell’energia in gioco, fatti un po’ di calcoli il team di Pasham è arrivato a ipotizzare una sorgente con un diametro attorno ai mille km e una massa non superiore alle 800 masse solari.

Francesco Tombesi, professore all’Università di Roma Tor Vergata e associato Inaf, coautore dell’articolo pubblicato su Nature Astronomy

Da queste cifre si può dedurre che il segnale AT2018cow – la Mucca, insomma – è probabilmente il prodotto di una stella morente che, collassando, ha dato vita a un oggetto compatto: un buco nero o una stella di neutroni. Oggetto che, appena nato, ha continuato a divorare il materiale circostante, mangiando la stella “dall’interno”: processo che ha rilasciato l’enorme quantità di energia osservata dagli astronomi.

«Ciò che abbiamo scoperto», riassume Pasham, «è probabilmente la nascita di un oggetto compatto in una supernova. È ciò che accade nelle normali supernove, ma essendo un processo molto disordinato non eravamo mai riusciti a vederlo prima. Questa nuova osservazione apre la strada alla possibilità di trovare baby buchi neri o baby stelle di neutroni».

«In questi anni stiamo vedendo una crescita esponenziale del numero di nuovi oggetti transienti astrofisici di alte energie», aggiunge uno dei coautori dell’articolo, l’astrofisico Francesco Tombesi dell’Università di Roma Tor Vergata, «e questo studio dimostra l’importanza di un follow-up nei raggi X con lo strumento Nicer per investigare la presenza di pulsazioni dell’oggetto compatto che si è formato al centro. Il nome di questi nuovi oggetti transienti è un adattamento divertente delle combinazioni casuali di numeri e lettere che li contraddistinguono: AT2018cow, conosciuta anche come “la mucca”, è stato il primo oggetto di questo tipo a essere scoperto, ma lo zoo si sta popolando anche di “koala”, “cammelli”, e altri animali esotici».

Per saperne di più:

Guarda su YouTube il video di Dheeraj Pasham: