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Mille giorni di raggi X per due stelle di neutroni

Tre anni fa, la prima rilevazione delle onde gravitazionali emesse dallo scontro tra due stelle di neutroni ha spalancato una nuova finestra sull’universo. Dando ufficialmente il via all’astronomia multimessaggera, che permette in contemporanea di ‘vedere’ e ‘ascoltare’ il cosmo. Lo storico evento – che ha un nome divenuto ormai famoso nella comunità astronomica, Gw170817 – ha consentito infatti per la prima volta di studiare la fusione tra le due stelle di neutroni sia con le onde gravitazionali che con la radiazione elettromagnetica.

Da allora gli scienziati hanno continuato ad analizzare i dati raccolti su Gw170817, andando a caccia di eventi simili e ‘rileggendo’ alla luce delle nuove osservazioni fenomeni cosmici osservati in passato. Ora un nuovo studio guidato dall’astrofisica italiana Eleonora Troja dell’Università del Maryland statunitense ha scoperto che, dopo la collisione, le due stelle di neutroni ormai fuse hanno continuato a emettere raggi X per oltre due anni e mezzo. Un tempo lunghissimo, che confuta diversi modelli teorici secondo cui la durata di questo irradiamento dovesse essere decisamente inferiore. Irisultati, pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, gettano una nuova luce sullo studio delle increspature dello spazio-tempo previste da Einstein oltre un secolo fa.

«Stiamo entrando in una nuova fase nella nostra comprensione delle stelle di neutroni, – commenta Troja – ma da qui in avanti non sappiamo davvero cosa aspettarci. Tutti i nostri modelli non prevedevano i raggi X, e siamo stati quindi molto stupiti di rilevarli addirittura mille giorni dopo che l’evento di collisione era stato osservato. Potrebbero volerci anni per capire quello che sta succedendo, ma la nostra ricerca apre la porta a molte possibilità».

Eleonora Troja, affiliata anche al Goddard Space Flight Center della Nasa, ha studiato Gw170817 fin dall’inizio. È stata lei, con il suo team di ricerca, a intuire che poteva esserci qualcosa in più oltre al debole lampo gamma inizialmente rilevato dalla fusione delle due stelle di neutroni. L’anno scorso Troja e colleghi hanno reinterpretato i dati disponibili su Gw170817, riuscendo così a osservare i primi istanti di vita di una kilonova, evento che era passato inosservato durante le analisi iniziali. Il nuovo studio, a cui hanno partecipato anche due ricercatori dell’Inaf, ha combinato tutti i dati disponibili sulla fusione delle due stelle di neutroni osservata nell’agosto 2017. Prima registrato dagli interferometri Ligo e Virgo, il fenomeno è stato poi osservato anche dai satelliti ad alte energie, primo tra tutti Fermi, e da diversi osservatori a Terra. In base ai calcoli effettuati dagli autori dello studio, l’ultimo ad aver registrato i raggi X emessi da Gw170817 è stato il telescopio orbitale Chandra della Nasa, oltre due anni e mezzo fa.

Come si spiega un’emissione così prolungata? Gli scienziati non ne sono ancora certi, ma nell’articolo prendono in esame tre possibili soluzioni. La prima è che questi raggi X siano un effetto del bagliore residuo della collisione, il che potrebbe includere processi fisici mai presi in considerazione fino adesso nei modelli teorici.  La seconda ipotesi è che la kilonova e la nube di gas in espansione prodotta dal getto iniziale di radiazioni possano aver creato una propria onda d’urto, che ha impiegato più tempo per raggiungere la Terra. Infine, la terza possibilità è che dopo la fusione sia ‘rimasto indietro’ qualche frammento di stella di neutroni, in grado appunto di emettere raggi X.

Serviranno altre analisi per capire se una di queste tre ipotesi possa effettivamente spiegare l’inedito fenomeno. Un grande aiuto potrebbe arrivare entro la fine dell’anno: a dicembre infatti i telescopi saranno nuovamente puntati verso la sorgente di Gw170817.

«Questo potrebbe essere l’ultimo respiro di una fonte energetica storica, – conclude Eleonora Troja – oppure potrebbe essere l’inizio di una nuova storia, in cui il segnale si intensifica nuovamente e potrebbe rimanere visibile per decenni o persino secoli. Qualunque cosa succeda, questo evento ha cambiato ciò che sappiamo della fusione tra stelle di neutroni».

 I raggi X prodotti nel tempo dalla collisione tra stelle di neutroni rilevata il 17 agosto 2017. Crediti: E. Troja

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