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Misteriosa esplosione cosmica: astronomi perplessi

Credit: X-ray: NASA / CXC / Universidad Católica de Chile / F.Bauer et al.

Un misterioso lampo di raggi X è stato scoperto da Chandra X-ray Observatory della NASA  con l’immagine più profonda a raggi X  mai ottenuta. Questa sorgente probabilmente deriva da una sorta di evento distruttivo, ma può essere di una varietà che gli scienziati non hanno mai visto prima.

La sorgente di raggi X, si trova in una regione del cielo nota come Chandra Deep Field-Sud (CDF-S) ed ha notevoli proprietà. Prima di ottobre 2014, questa sorgente non è stata rilevata in raggi X, poi è scoppiata ed è diventata luminosa di almeno un fattore 1.000, in poche ore. Dopo circa un giorno,  era svanita completamente al di sotto della sensibilità di Chandra.

Migliaia di ore di dati dal Telescopio Spaziale Spitzer e Hubble hanno contribuito a determinare che l’evento probabilmente proveniva da una piccola e debole galassia a circa 10,7 miliardi di anni luce dalla Terra. Per qualche minuto, la sorgente di raggi X ha prodotto un migliaio di volte più energia di tutte le stelle in questa galassia.

“Fin da quando hanno scoperto questa sorgente, abbiamo lottato per capire la sua origine”, ha detto Franz Bauer della Pontificia Università Cattolica del Cile a Santiago del Cile. “E’ come avere un puzzle, ma con qualche pezzo mancante.”

Due delle tre possibilità principali per spiegare la sorgente a raggi X invocano i gamma-ray burst (GRB). GRB sono jet di esplosioni innescate sia dal collasso di una stella massiccia che dalla fusione di una stella di neutroni con un altra stella di neutroni o un buco nero. Se il getto punta verso la Terra, viene rilevato un burst di raggi gamma. Siccome il getto si espande, perde energia e produce una radiazione  più debole, più isotropica a raggi X e ad altre lunghezze d’onda.

Le possibili spiegazioni per la sorgente di raggi X CDF-S, secondo i ricercatori, sarebbe o un GRB che non è puntato verso la Terra, o un GRB che si trova al di là della piccola galassia. Una terza possibilità implicherebbe che un buco nero di medie dimensioni abbia triturato una stella nana bianca.

“Nessuna di queste idee si adatta perfettamente ai dati,” ha detto il co-autore Ezequiel Treister, ” non abbiamo quasi mai visto nessuna delle possibilità proposte nei dati attuali.”

La sorgente di raggi X misteriosa non è stata vista in nessun altro momento durante i due mesi e mezzo di tempo di esposizione in cui Chandra ha osservato la regione CDF-S,  nel corso degli ultimi 17 anni. Inoltre, eventi simili  non sono ancora stati trovati in osservazioni di Chandra  di altre parti del cielo.

Questa sorgente di raggi X nei CDF-S ha proprietà ancora diverse dalle inspiegabili sorgenti di raggi X variabili scoperte nelle galassie ellittiche NGC 5128 e NGC 4636 da Jimmy Irwin e collaboratori. In particolare, la sorgente CDF-S è probabilmente associata con la distruzione di una stella di neutroni o nana bianca, ed è circa 100.000 volte più luminosa in raggi X. Si trova anche in una galassia ospite molto più piccola e più giovane, e viene rilevata solo durante un singolo scoppio di diverse ore.

“Forse abbiamo osservato un nuovo tipo di evento catastrofico”, ha detto il co-autore Kevin Schawinski, del Politecnico federale di Zurigo in Svizzera. “Qualunque cosa sia, sono necessarie moltoepiù osservazioni per capire quello che stiamo vedendo.”

Ulteriori ricerche altamente mirate, attraverso l’archivio Chandra, quelli dell’ESA XMM-Newton e del satellite Swift della NASA potrebbero scoprire altri esempi di questo tipo di oggetto variabile che finora è passato inosservato. Future osservazioni X di Chandra e altri telescopi a raggi X possono anche rivelare lo stesso fenomeno da altri oggetti.

Se la sorgente di raggi X è  causata da un GRB innescato dalla fusione di una stella di neutroni con un buco nero o di un’altra stella di neutroni, sarebbero state prodotte anche onde gravitazionali. Se un tale evento dovesse verificarsi molto più vicino alla Terra, a poche centinaia di milioni di anni luce, può essere rilevabile con il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

Un documento che descrive questo risultato appare nel numero di giugno 2017 della Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ed è disponibile on-line.

A New, Faint Population of X-ray Transients – [Bauer et al. 2017]

Fonte: Chandra X-Ray Observtory – NASA

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