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23/10/15

Due colpi di fortuna… astronomici! **

Questo articolo è stato inserito nella serie "L'Infinito Teatro dei Buchi Neri", che raccoglie in modo organico gli articoli più significativi sull'argomento.

 

La fortuna aiuta gli audaci. Un motto spesso veritiero. Nel nostro campo andrebbe leggermente corretto: la fortuna aiuta la ricerca sempre più accurata e precisa. Prima o poi, porta a scoperte estreme. Ne riporto due che, al di là dell’interesse intrinseco, ci mostrano due fenomeni piuttosto rari che, per essere visti “in diretta”, con i tempi umani, introducono un valore aggiuntivo.

 

La formazione di un disco di accrescimento attorno a un buco nero

Sappiamo molto bene che quando una stella “imprudente” si avvicina troppo a un buco nero galattico, la sua esistenza è praticamente segnata. Le forze mareali sono tali da disintegrare completamente la stella e farne un ottimo bocconcino per il cosiddetto “cannibale”. Sono già stati osservati fenomeni del genere, ma quello di cui parliamo oggi è veramente una ghiotta occasione per lo studio della formazione dei dischi di accrescimento e non solo. Possiamo dire che la fortuna ha aiutato gli audaci osservatori!

La fine di una stella non è un processo semplice. Solo una parte di essa finisce nelle fauci del mostro, mentre un’altra parte scappa a grande velocità sotto forma di una coda di gas che assomiglia a una enorme cometa. La fuga ad alta velocità determina dei lampi nei raggi X che possono durare per anni e la cui osservazione non solo conferma la distruzione stellare, ma ne permette uno studio accurato.

Il caso in questione si riferisce a una galassia (PGC 043234) che si trova a 290 milioni di anni luce da noi. La distruzione vera e propria è stata osservata già nel 2014 e ha messo in azione osservatori molto efficienti, come XMM-Newton, Swift e Chandra. Questi “specialisti” hanno potuto leggere perfettamente cosa stava capitando nell’emissione dei  raggi X.

Dopo che una stella viene distrutta, una parte viene ingoiata dal buco nero e nella sua caduta la temperature aumenta enormemente per frizione, producendo una grande emissione di raggi X. Il materiale che cade si sistema solitamente in un disco di accrescimento. Ma la sua formazione non è compresa perfettamente. Le osservazioni negli X ha permesso di studiare le variazioni di intensità nel tempo e di capire molte cose sul processo che avviene al di fuori dell’orizzonte degli eventi, anche a distanze relativamente grandi.

L’illustrazione mostra come si dovrebbe presentare ciò che resta della stella distrutta: un disco di accrescimento attorno al buco nero e una lunga coda di gas la cui velocità di allontanamento indica un’orbita ellittica, gestita dalla gravità del buco nero. Il piccolo riquadro mostra lo spettro ottenuto nei raggi X, dove sono presenti varie “cadute” di intensità. Esse sono spostate verso il blu rispetto a quanto previsto e indicano come il gas si stia allontanando dal centro, a velocità non molto alte. Fonte: NASA/CXC/M. Weiss
L’illustrazione mostra come si dovrebbe presentare ciò che resta della stella distrutta: un disco di accrescimento attorno al buco nero e una lunga coda di gas la cui velocità di allontanamento indica un’orbita ellittica, gestita dalla gravità del buco nero. Il piccolo riquadro mostra lo spettro ottenuto nei raggi X, dove sono presenti varie “cadute” di intensità. Esse sono spostate verso il blu rispetto a quanto previsto e indicano come il gas si stia allontanando dal centro, a velocità non molto alte. Fonte: NASA/CXC/M. Weiss

Si è determinato che la maggior parte dei raggi X provengono dal materiale che è vicinissimo al buco nero. Questo fatto è abbastanza ovvio, dato che la luminosità maggiore deve localizzarsi proprio nell’orbita stabile più stretta. Più interessante ancora -forse-  è l’evoluzione del gas che scappa. I raggi X mostrano che esiste una specie di “vento” che si muove verso l’esterno. Tuttavia, esso non si muove abbastanza velocemente da scappare dal campo gravitazionale del buco nero. Ne consegue che il gas dovrebbe seguire un orbita molto eccentrica e la velocità diventerebbe minima quando il gas raggiunge il punto più lontano dalla massa centrale. L’evoluzione di questo materiale è di estrema importanza per capire la costruzione definitiva del disco di accrescimento e ciò che capita nei suoi dintorni.  L’oggetto in questione può essere seguito e può continuare a dare informazioni in tempo reale. Anche i tempi umani possono essere preziosi per certe evoluzioni molto rapide nella scala dell’Universo.

Per saperne di più, l’articolo originale si trova QUI

 

Due giganti a contatto (ma per poco)

Molte stelle rivolvono attorno al comune baricentro a distanze veramente piccole. La cosa diventa estremamente importante quando le due stelle sono dei veri giganti e di massa praticamente uguale. Si  sta osservando uno stadio veramente “terminale”, che permette di studiare un qualcosa di estremamente raro, in tempo quasi reale.

Il VLT dell’ESO ha avuto un colpo di fortuna eccezionale: ha osservato la stella doppia a contatto più massiccia e più calda mai rilevata. Il contatto è talmente stretto che le due giganti si toccano realmente proponendo due possibili scenari per il loro prossimo futuro.

Il sistema si chiama VFTS 352 e dista 160 000 anni luce da noi, facendo parte della nebulosa Tarantola nella Grande Nube di Magellano. Nebulosa, questa, ben conosciuta, dato che proprio lì si trova la celebre supernova 1987a. Essa è la regione più prolifica di tutto l’Universo vicino e forse c’era da aspettarsi che proprio in questa eccezionale “nursery” stellare si trovasse il mostro appena scoperto.

Il sistema è composto da due  giovani caldissime ed enormi stelle che orbitano in poco più di un giorno. Le due stelle dovrebbero sovrapporsi parzialmente creando una specie di ponte tra di loro. Entrambe sono classificate come di tipo O, relativo a oggetti con massa che va da 15 a 80 masse solari e temperature superficiali superiori ai 30 000 °C. Nel caso particolare le due masse sono entrambe intorno alle 29  masse solari e raggiungono temperature di 40 000°C.

http://arxiv.org/pdf/1509.08940v1.pdf
Una visione artistica del sistema VFTS 352. Esso rappresenta un caso unico, essendo formato delle a contatto più calde e massicce mai osservate. Fonte: ESO/L. Calcada.

Stelle di questo genere giocano un ruolo fondamentale per l’evoluzione della loro intera galassia e si pensa che possano produrre una quantità enorme di elementi come l’ossigeno. Normalmente, stelle così vicine manifestano il fenomeno del “vampirismo”, ossia quella che raggiunge il suo lobo di Roche viene succhiata in parte dalla compagna. In questo caso, però, nessuna delle due è più grande dell’altra ed entrambe riempiono il proprio lobo: ne segue che parte della materia viene condivisa da entrambe. Si stima che essa sia di circa il 30%.

La rarità di un sistema come questo non sta solo nelle dimensioni e nella temperatura, ma anche nel fatto che certe condizioni sono di breve durata ed è quindi veramente un colpo di fortuna poterle vedere in diretta (QUI, invece, si parla si un raro sistema doppio in cui le stelle si stanno “sfiorando”). Le forze mareali porteranno a un mix completo entro un tempo “cosmico” relativamente breve.  Le possibilità per il futuro di una coppia così “affiatata” può essere sostanzialmente di due tipi.

Il primo porterebbe alla completa fusione delle due stelle con la creazione di un mostro ancora più gigantesco e massiccio. La sua fine sarebbe quella di una supernova terrificante con un lampo terribile di raggi gamma a lunga durata (QUI si parla della supernova più luminosa che sia mai stata osservata)

La seconda possibilità è -forse- ancora più eccitante. Le due stelle potrebbero rimanere compatte e non fondersi (un gioco di equilibrio tra forza attrattiva, vento stellare e omogeneità degli astri). In questo caso, entrambe morirebbero in modo indipendente ma praticamente nello stesso momento. La conclusione sarebbe una esplosione di due supernove, che potrebbero portare alla nascita di un sistema binario di buchi neri (forse come questo o questo) E’ inutile dire che essi produrrebbero onde gravitazionali (NEWS!! Rilevate le onde gravitazionali) molto intense, oltre che vicine. Sperare di assistere a questo evento è pura fantascienza, ma studiare le fasi precedenti è, comunque, di interesse enorme per capire i meccanismi preparatori.

Le osservazioni, ovviamente, continueranno… chissà mai…

Articolo originale QUI

4 commenti

  1. Daniela

    Su Apod.Nasa hanno pubblicato l'animazione di come dovrebbe avvenire il "pasto" del buco nero
    http://apod.nasa.gov/apod/ap151028.html

  2. Sì, Dani... ma non si mostra la coda... E' la solita "pappa" già mostrata varie volte e con un po' di vento in più. Sarebbe stato bello vedere meglio la formazione della striscia che tenta di scappare, ma viene frenata dalla gravità del buco e le orbita attorno... Pretendevo troppo? :roll:

  3. Daniela

    Forse sì... :-|

  4. Comunque accontentiamoci... il filmato è uno dei migliori del genere!

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