Una nana bianca con un’orbita ravvicinata attorno a un buco nero

Rappresentazione artistica del sistema X9 e la vista dell'osservatorio per i raggi X Chandra nel riquadro (Immagine X-ray: NASA/CXC/University of Alberta/A.Bahramian et al.; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)
Rappresentazione artistica del sistema X9 e la vista dell’osservatorio per i raggi X Chandra nel riquadro (Immagine X-ray: NASA/CXC/University of Alberta/A.Bahramian et al.; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” descrive una ricerca su quella che sembra essere il sistema binario con la stella che orbita più vicina a un buco nero. Un team di astronomi ha usato l’osservatorio per i raggi X Chandra e il telescopio spaziale NuSTAR della NASA e l’Australia Telescope Compact Array (ATCA) per osservare questo sistema chiamato X9 concludendo che la stella, una nana bianca, compie un’orbita ogni 28 minuti attorno al buco nero.

Il sistema X9 si trova nell’ammasso globulare 47 Tucanae, a circa 14.800 anni luce dalla Terra. Si tratta di un sistema conosciuto da tempo ma gli astronomi pensavano che la nana bianca orbitasse attorno a un’altra stella. Nel 2015 però un team di astronomi utilizzò le osservazioni effettuate alle frequenze radio con l’ATCA mostrando che la compagna della nana bianca aveva caratteristiche che indicano che probabilmente si tratta di un buco nero.

In sostanza, il sistema X9 è formato dai resti di due stelle delle quali una era probabilmente simile al Sole, con una massa non molto elevata per cui alla fine della sua vita normale ciò che è rimasto è diventato una nana bianca e un’altra che era molto più massiccia, con la conseguenza che alla fine della sua vita ciò che è rimasto è diventato un buco nero. Non è la prima volta che vengono trovate coppie del genere ma tra quelle conosciute questa è la coppia in cui le due compagne sono più vicine.

Le osservazioni effettuate con l’osservatorio per i raggi X Chandra sono state particolarmente utili perché hanno evidenziato che il sistema X9 varia la sua brillantezza ai raggi X allo stesso modo ogni 28 minuti. Ciò suggerisce che questo sia il tempo impiegato dalla nana bianca per compiere un’orbita attorno al buco nero. I dati raccolti mostrano anche grandi quantità di ossigeno nel sistema e le nane bianche sono ricche di quest’elemento, quindi una conferma della sua natura. La sua distanza dal buco nero è di circa due volte e mezza quella della Luna dalla Terra, davvero pochissimo.

Arash Bahramian della University of Alberta, in Canada, e della Michigan State University, negli USA, ha spiegato che la nana bianca è talmente vicina al buco nero che materiali vengono risucchiati da essa e gettati nel disco che circonda il buco nero. Anche se non corre il pericolo di essere risucchiata direttamente dal buco nero, la nana bianca continuerà a perdere massa e potrebbe addirittura finire per svanire nel lontano futuro.

La domanda principale che si sono posti i ricercatori riguarda il modo in cui la nana bianca è finita così vicina al buco nero. Una possibilità è che il buco nero abbia colpito una gigante rossa e il gas che formava le regioni esterne della stella sia stato disperso e dal suo nucleo sia emersa la nana bianca. Un’altra possibilità è che la compagna della nana bianca sia in realtà una stella di neutroni ma si tratterebbe di una pulsar che ruota sul suo asse migliaia di volte al secondo perciò dovrebbe avere un’estrema variabilità nelle emissioni di raggi X e onde radio, che non è stata rilevata.

Il sistema X9 è interessante anche come oggetto di future osservazioni di onde gravitazionali. Gli strumenti attuali come LIGO non sono in grado di rilevarle ma progetti in fase di sviluppo come LISA, che lavorerà nello spazio, potrebbero essere abbastanza sensibili e permettere di aggiungere questo rivoluzionario tipo di osservazioni di X9 a quelle di emissioni elettromagnetiche.

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