Roma – Il satellite Einstein Probe ha catturato il lampo di raggi X di una coppia celeste molto sfuggente. La scoperta apre una nuova strada per esplorare come le stelle massicce interagiscono ed evolvono, confermando il potere unico della missione di scoprire fugaci sorgenti di raggi X nel cielo. La strana coppia celeste è composta da una grande stella calda, più di 10 volte più grande del nostro Sole, e da una piccola nana bianca compatta, con una massa simile alla nostra stella. Finora sono stati scoperti solo una manciata di questi sistemi. E questa è la prima volta che gli scienziati sono riusciti a tracciare la luce a raggi X proveniente da una coppia così curiosa dal suo iniziale improvviso bagliore fino al suo svanire. Il 27 maggio 2024, il Wide-field X-ray Telescope (WXT) sulla Einstein Probe ha individuato raggi X provenienti dalla nostra galassia vicina, la Piccola Nube di Magellano (SMC). Per scoprire l’origine di questo nuovo faro celeste, etichettato EP J0052, gli scienziati hanno puntato il Follow-up X-ray Telescope della Einstein Probe in quella direzione. Le osservazioni di WXT hanno anche attivato i telescopi a raggi X Swift e NICER della NASA per puntare verso l’oggetto appena scoperto. L’XMM-Newton dell’ESA ha effettuato un follow-up 18 giorni dopo l’innesco.
“Stavamo inseguendo fonti fugaci, quando ci siamo imbattuti in questo nuovo punto di luce a raggi X nella SMC. Ci siamo resi conto che stavamo osservando qualcosa di insolito, che solo la sonda Einstein poteva catturare”, afferma Alessio Marino, ricercatore post-dottorato presso l’Istituto di scienze spaziali (ICE-CSIC), Spagna e autore principale del nuovo studio pubblicato oggi. “Questo perché, tra gli attuali telescopi che monitorano il cielo a raggi X, WXT è l’unico in grado di vedere raggi X a bassa energia con una sensibilità sufficiente per catturare la nuova sorgente”. Inizialmente, gli scienziati pensavano che EP J0052 potesse essere un tipo ben noto di sistema binario che brilla nei raggi X. Queste coppie sono costituite da una stella di neutroni che divora materiale da una stella compagna massiccia. Tuttavia, c’era qualcosa nei dati che raccontava una storia diversa. Grazie alla sonda Einstein che ha catturato la nuova fonte fin dal suo lampo iniziale, gli scienziati hanno potuto analizzare serie di dati da diversi strumenti. Hanno esaminato come la luce variava in una gamma di lunghezze d’onda dei raggi X, nell’arco di sei giorni, e hanno individuato alcuni degli elementi presenti nel materiale esploso, come azoto, ossigeno e neon. L’analisi ha fornito indizi cruciali. “Abbiamo capito subito che avevamo a che fare con una rara scoperta di una coppia celeste molto sfuggente” spiega Alessio. “L’insolita coppia è composta da una stella massiccia che chiamiamo stella Be, con una massa pari a 12 volte quella del Sole, e da un ‘cadavere’ stellare noto come nana bianca , un oggetto compatto e iperdenso, con una massa simile a quella della nostra stella.” Le due stelle orbitano vicine l’una all’altra e l’ intenso campo gravitazionale della nana bianca attira materia dalla sua compagna. Man mano che sempre più materiale (principalmente idrogeno) piove sull’oggetto compatto, la sua forte gravitazione lo comprime, fino a quando non si innesca un’esplosione nucleare incontrollata. Ciò crea un lampo luminoso di luce su un’ampia gamma di lunghezze d’onda, dalla luce visibile ai raggi UV e ai raggi X. A prima vista, l’esistenza di questo duo è sconcertante. Le stelle massicce di tipo Be bruciano rapidamente attraverso la loro riserva di combustibile nucleare. Le loro vite sono intense e brevi, e durano circa 20 milioni di anni. La sua compagna è (solitamente) il resto collassato di una stella simile al nostro Sole che isolatamente vivrebbe per diversi miliardi di anni. Dal momento che le stelle binarie solitamente si formano insieme, come può la stella presumibilmente di breve durata continuare a brillare, mentre quella presumibilmente longeva è già morta? Gli scienziati ritengono che la coppia abbia avuto origine insieme, come una coppia binaria meglio assortita, formata da due stelle piuttosto grandi, rispettivamente sei e otto volte più massicce del nostro Sole. La stella più grande ha esaurito prima il suo combustibile nucleare e ha iniziato a espandersi, rilasciando materia alla sua compagna. Per prima cosa, il gas nei suoi strati esterni gonfi è stato attirato dalla compagna; poi i suoi gusci esterni rimanenti sono stati espulsi, formando un involucro attorno alle due stelle, che in seguito è diventato un disco e infine si è dissolto. Alla fine di questo dramma, la stella compagna era cresciuta fino a raggiungere una massa pari a 12 volte quella del Sole, mentre il nucleo più esterno dell’altra era collassato per diventare una nana bianca di poco più di una massa solare. Ora, è il turno della nana bianca di rubare e divorare materiale dagli strati esterni della stella Be. “Questo studio ci offre nuove intuizioni su una fase raramente osservata dell’evoluzione stellare, che è il risultato di un complesso scambio di materiale che deve essere avvenuto tra le due stelle”, osserva Ashley Chrimes, ricercatrice e astronoma a raggi X presso l’ESA. “È affascinante vedere come una coppia di stelle massicce interagenti possa produrre un risultato così intrigante”. L’osservazione di follow-up della missione XMM-Newton dell’ESA in direzione di EP J0052, 18 giorni dopo la prima occhiata della sonda Einstein, non ha più visto il segnale. Ciò stabilisce un limite alla durata del flare, dimostrando che è stato relativamente breve. La durata della breve esplosione e la presenza di neon e ossigeno, suggeriscono un tipo piuttosto pesante di nana bianca, probabilmente il 20% più massiccia del Sole. La sua massa è vicina al livello, chiamato limite di Chandrasekhar, al di sopra del quale la stella continuerebbe a implodere e diventare una stella di neutroni ancora più densa, o esplodere come una supernova.”Gli outburst di una coppia di nane bianche e Be sono stati straordinariamente difficili da catturare, poiché sono meglio osservati con raggi X a bassa energia. L’avvento di Einstein Probe offre l’opportunità unica di individuare queste fonti fugaci e testare la nostra comprensione di come si evolvono le stelle massicce”, osserva Erik Kuulkers, Project Scientist dell’ESA per Einstein Probe. “Questa scoperta mette in mostra le capacità rivoluzionarie di questa missione”.(30Science.com)
