Vista la nascita di un sistema binario di stelle di neutroni

Non è proprio una "diretta", perché le osservazioni sono del 2014, ma lo studio recente ha chiarito l'evento: un bagliore a 900 anni luce dalla Terra denuncia la nascita di un sistema binario di stelle di neutroni.

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Illustrazione: l'ultimo sussulto di una stella massiccia che, terminati gli elementi che sostenevano la fusione nucleare, collassa su se stessa, in una stella di neutroni. La violenta emissione di energia ha consentito di identificare l'evento, a 900 anni luce da noi.|NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet

Uno sbiadito bagliore, molto breve, proveniente da una galassia lontanissima, ha permesso agli astronomi di assistere a una prima assoluta: la nascita di un sistema binario di stelle di neutroni (compact neutron star binary). Una stella di neutroni è un oggetto estremamente denso e compatto, costituito per lo più da neutroni (i costituenti dei nuclei atomici) tenuti insieme dalla gravità: queste stelle, che si formano generalmente per collasso gravitazionale, finiscono per avere una massa di poco superiore al Sole (da 1,5 a 3 masse solari) "condensata" in poche decine di chilometri di diametro.

 

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In sintesi: lo studio dei dati rilevati nel 2014 da un programma automatico di monitoraggio del cielo mostra un altro evento unico (l'altro è la foto dell'orizzonte degli eventi di un buco nero), mai osservato prima: la formazione in diretta di un sistema binario stelle di neutroni, oggetti costituiti da una forma della materia non ancora del tutto compresa.

Il collasso gravitazionale, che può portare sia a un buco nero sia a una stella di neutroni, si verifica quando una stella massiccia (tra 10 e 30 masse solari) ha esaurito il combustibile per la fusione nucleare che la tiene "accesa": se in quella fase la stella ha perso la maggior parte del suo guscio di idrogeno ed elio, il risultato finale sarà una stella di neutroni. Quando la pressione verso l'esterno dovuta alle reazioni nucleari non riesce più a contrastare l'immensa gravità dell'oggetto, subentra il collasso - che comprime gli atomi fino a fondere tra loro elettroni e i protoni, trasformandoli in neutroni.

 

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Illustrazione: un'ipotesi sulla morfologia di una stella di neutroni. | Nasa / Elab. Dread83, via WikiMedia

In casi rari (per quel che ne sappiamo) è possibile che due stelle di un sistema binario subiscano entrambe la stessa sorte, trasformandosi in stelle di neutroni, e perciò in un sistema binario di stelle di neutroni. Un fenomeno contemplato dalla teoria, ma mai riscontrato prima d'ora.

 

La galassia IV Zw 155, a circa 900 milioni di anni luce da noi, è nota per la sua strana forma a "spirale a braccia spalancate" dovuta, secondo gli astronomi, a un "recente" scontro con un'altra galassia. Il 14 ottobre 2014 una telecamera montata sul telescopio da 1,22 metri di diametro Samuel Oschin, dell'osservatorio di Palomar, parte del progetto di monitoraggio intermediate Palomar Transient Factory (iPTF), ha rilevato in quella galassia un punto luminoso che il giorno prima non c'era e che pochi giorni dopo era scomparso.

 

Come prima spiegazione gli astronomi ipotizzarono un evento di supernova, che coinvolge una stella di 9-10 masse solari in fase esplosiva, ma dopo una serie di osservazioni in varie lunghezza d'onda, dalla luce all'ultravioletto, dall'infrarosso ai raggi X e fino alle onde radio, giunsero alla conclusione che l'emissione di energia era anomala per una supernova: anomala per intensità, durata e tipo di emissione.

 

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La galassia IV Zw 155, con la sua curiosa forma a spirale con i bracci aperti, in tre momenti in successione: nel cerchio tratteggiato, la foto in mezzo mostra il bagliore rilevato dagli strumenti del Palomar Sky Survey. | SDSS / Caltech / Keck / De et al.

 

Dopo avere valutato diverse ipotesi, il team di ricerca internazionale che ha studiato l'emissione e i dati è infine giunto alla conclusione che i nostri strumenti hanno colto la nascita di una stella di neutroni in rotazione attorno a un'altra stella simile: lo studio è disponibile in versione integrale in PDF. Che stelle di questo genere possano dare vita a un sistema binario è noto da quando si sono registrate le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due stelle di neutroni, in un evento che gli astrofisici chiamano kilonova: lo stesso destino che probabilmente attende la coppia di stelle nella galassia IV Zw 155.

 

 

18 Aprile 2019 | Luigi Bignami