Tra i fenomeni cosmici più misteriosi scoperti negli ultimi decenni vi sono brevi e molto luminosi lampi di luce blu e ultravioletta che svaniscono rapidamente, lasciando dietro di sé deboli emissioni nei raggi X e nelle onde radio. Questa curiosa classe di oggetti è nota come transienti ottici blu luminosi veloci (Lfbot, dall’inglese Luminous Fast Blue Optical Transient) e, con poco più di una dozzina di esempi scoperti finora, si discute se siano prodotti da un tipo insolito di supernova o dall’accrescimento di gas interstellare da parte di un buco nero.
Questa immagine composita presenta dati relativi ai raggi X, agli ultravioletti, all’ottico e al vicino infrarosso di At 2024wpp. Il transiente è il punto luminoso situato nell’angolo superiore destro della sua galassia ospite, che dista 1,1 miliardi di anni luce dalla Terra. Crediti: International Gemini Observatory/NoirLab/Nsf/Aura, Image Processing: J. Miller (International Gemini Observatory/Nsf NoirLab), T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/Nsf NoirLab), M. Zamani & D. de Martin (Nsf NoirLab)
L’analisi di quello che a oggi è il più luminoso Lfbot, denominato At 2024wpp e scoperto lo scorso anno, mostra che non si tratta né dell’uno né dell’altro caso. Un team guidato da ricercatori dell’Università della California, Berkeley, ha infatti concluso che questi lampi blu sono causati da perturbazioni mareali estreme, in cui un buco nero fino a 100 volte la massa del Sole distrugge completamente la sua massiccia stella compagna nel giro di pochi giorni.
L’analisi del team su At 2024wpp è presentata in due articoli recentemente accettati da The Astrophysical Journal Letters. Gli studi utilizzano i dati provenienti da diversi telescopi che hanno misurato la luce emessa dal Lfbot. I dati cruciali nel vicino infrarosso sono stati raccolti con lo strumento Flamingos-2 sul telescopio Gemini South in Cile, metà dell’International Gemini Observatory, finanziato in parte dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e gestito dal Nsf Noirlab.
«La continua scoperta di transienti ottici blu luminosi e veloci dimostra che Gemini South e altre strutture astronomiche terrestri sono pronte a caratterizzare questi oggetti misteriosi», afferma Martin Still, direttore del programma Nsf per l’International Gemini Observatory. «Ci aspettiamo che l’Osservatorio Nsf-Doe Vera C. Rubin individui un gran numero di questi oggetti transienti, offrendo a Gemini e ad altri telescopi opportunità senza precedenti per osservazioni di follow-up dettagliate».
Questa immagine composita presenta dati relativi ai raggi X, agli ultravioletti, all’ottico e al vicino infrarosso di At 2024wpp. Il transiente è il punto luminoso situato nell’angolo superiore destro della sua galassia ospite, che dista 1,1 miliardi di anni luce dalla Terra. Crediti: International Gemini Observatory/NoirLab/Nsf/Aura, Image Processing: J. Miller (International Gemini Observatory/Nsf NoirLab), T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/Nsf NoirLab), M. Zamani & D. de Martin (Nsf NoirLab)
Gli Lfbot prendono il nome dal fatto che sono luminosi (visibili a distanze comprese tra centinaia di milioni e miliardi di anni luce) e durano solo pochi giorni. Producono luce ad alta energia, dall’estremità blu dello spettro ottico fino all’ultravioletto e ai raggi X. Il primo è stato osservato nel 2014, ma il primo con dati sufficienti per essere analizzato è stato registrato nel 2018 e, secondo la convenzione di denominazione standard, è stato chiamato At 2018cow. Il nome ha portato i ricercatori a chiamarlo The Cow (la mucca), e i successivi Lfbot sono stati chiamati, con ironia, Koala (Ztf 18abvkwla), Tasmanian devil (diavolo della Tasmania, At 2022tsd) e Finch (fringuello, At 2023fhn). Forse At 2024wpp sarà conosciuto come Wasp (la vespa).
La consapevolezza che At 2024wpp non poteva essere il risultato di una supernova è arrivata dopo che i ricercatori hanno calcolato l’energia emessa, cento volte superiore a quella prodotta in una supernova normale. L’energia irradiata richiederebbe la conversione di circa il dieci per cento della massa a riposo del Sole in energia in un arco di tempo molto breve, dell’ordine di settimane.
Nello specifico, le osservazioni del Gemini South hanno rivelato un eccesso di luce nel vicino infrarosso emessa dalla sorgente. Questa è solo la seconda volta che gli astronomi osservano un fenomeno del genere (l’altro caso è quello di At 2018cow), che chiaramente non è presente nelle normali esplosioni stellari. Queste osservazioni stabiliscono l’eccesso nel vicino infrarosso come una caratteristica distintiva degli Fbot, anche se nessun modello è in grado di spiegare tale fenomeno.
«La quantità di energia irradiata da queste esplosioni è talmente grande che non è possibile alimentarle con un’esplosione stellare da collasso del nucleo o con qualsiasi altro tipo di esplosione stellare normale», afferma Natalie LeBaron dell’Università della California, Berkeley, e prima autrice dell’articolo che presenta i dati di Gemini. «Il messaggio principale che emerge da At 2024wpp è che il modello da cui siamo partiti è sbagliato. Non si tratta sicuramente solo di una stella che esplode».
I ricercatori ipotizzano che la luce intensa e di alta energia emessa durante questa perturbazione mareale estrema sia la conseguenza di una lunga storia parassitaria di un sistema binario in cui è presente un buco nero. Secondo la loro ricostruzione, il buco nero ha assorbito materiale dalla sua compagna per molto tempo, avvolgendosi completamente in un alone di materiale troppo lontano dal buco nero stesso per poterlo inghiottire. Poi, quando la stella compagna si è avvicinata troppo ed è stata fatta a pezzi, il nuovo materiale è stato trascinato nel disco di accrescimento rotante e si è scontrato con il materiale esistente, generando raggi X, ultravioletti e luce blu. Gran parte del gas proveniente dalla compagna è finito per vorticare verso i poli del buco nero, dove è stato espulso sotto forma di getto di materiale. Il team ha calcolato che i getti dovevano viaggiare a circa il 40 per cento della velocità della luce e che hanno generato onde radio quando incontravano il gas circostante.
Questa infografica raffigura At 2024wpp, il transiete ottico blu veloce (Fbot) più luminoso mai osservato, e il probabile meccanismo alla base della sua estrema potenza. Crediti: NoirLab/Nsf/Aura/ R. Margutti/ P. Marenfeld
Come la maggior parte dei Lfbot, At 2024wpp si trova in una galassia con formazione stellare attiva, quindi ci si aspetta di trovare stelle grandi come queste. At 2024wpp è distante 1,1 miliardi di anni luce ed è da 5 a 10 volte più luminosa di At 2018cow. La massa stimata della stella compagna distrutta è più di 10 volte quella del Sole. Potrebbe essere stata una stella Wolf-Rayet, ovvero una stella molto calda ed evoluta che ha già consumato gran parte del suo idrogeno. Ciò spiegherebbe la debole emissione di idrogeno da At 2024wpp.
Questa scoperta risolve un enigma che durava da un decennio, ma mette anche in luce la grande varietà di cataclismi stellari osservati dagli astronomi, ciascuno con il proprio spettro di luce caratteristico che evolve nel tempo. Comprendere i processi fisici all’origine di queste firme luminose uniche mette alla prova le attuali conoscenze sulla fisica dei buchi neri e contribuisce a chiarire i meccanismi dell’evoluzione stellare nel nostro universo.
Per saperne di più:
- Leggi su arXiv l’articolo “The Most Luminous Known Fast Blue Optical Transient AT 2024wpp: Unprecedented Evolution and Properties in the Ultraviolet to the Near-Infrared” di Natalie LeBaron, Raffaella Margutti, Ryan Chornock, A.J. Nayana, Olivia Aspegren, Wenbin Lu, Brian Metzger, Daniel Kasen, Thomas Brink, Sergio Campana, Paolo D’Avanzo, Jakob Faber, Matteo Ferro, Alex Filippenko, Ryan Foley, Xinze Guo, Erica Hammerstein, Saurabh Jha, Charles Kilpatrick, Giulia Migliori, Dan Milisavljevic, Kishore Patra, Huei Sears, Jonathan Swift, Samaporn Tinyanont, Vikram Ravi, Yuhan Yao, Kate Alexander, Prasiddha Arunachalam, Edo Berger, Joe Bright, Chuck Cynamon, Kyle Davis, Braden Garretson, Puragra Guhathakurta, Wynn Jacobson-Galan, David Jones, Ravjit Kaur, Stefan Kimura, Tanmoy Laskar, Morgan Nuñez, Michaela Schwab, Monika Soraisam, Nao Suzuki, Kirsty Taggart, Eli Wiston, Yi Yang e WeiKang Zheng
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The Most Luminous Known Fast Blue Optical Transient AT 2024wpp”: Unprecedented Evolution and Properties in the X-Rays and Radio” di Nayana A. J., Raffaella Margutti, Eli Wiston, Tanmoy Laskar, Giulia Migliori, Ryan Chornock, Timothy J. Galvin, Natalie LeBaron, Aprajita Hajela, Collin T. Christy, Itai Sfaradi, Daichi Tsuna, Olivia Aspegren, Fabio De Colle, Brian D. Metzger, Wenbin Lu, Paz Beniamini, Daniel Kasen, Edo Berger, Brian W. Grefenstette, Kate D. Alexander, G. C. Anupama, Deanne L. Coppejans, Luigi F. Cruz, David R DeBoer, Maria R. Drout, Wael Farah, Xiaoshan Huang, W. V. Jacobson-Galán, Dan Milisavljevic, Alexander W. Pollak, Nathan J. Roth, Huei Sears, Andrew Siemion, Sofia Z. Sheikh, James F. Steiner e Indrek Vurm