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30/09/16

Una coppia lontana, ma molto energica ***

Binaria a raggi X, ma anche a raggi gamma: una bella sorpresa nella Grande Nube di Magellano.

Conosciamo abbastanza bene le binarie a raggi X (QUI abbiamo parlato di una che stava emettendo i primi vagiti). Esse sono composte da una stella “normale” che riempie il suo lobo di Roche e che invia il proprio materiale attraverso il punto lagrangiano L1 alla sua compagna(cosa siano punti lagrangiani e lobo di Roche lo abbiamo spiegato QUI), normalmente una stella molto compatta, come una stella di neutroni o un buco nero.

Il materiale che cade verso quest’ultima viene accelerato e rilascia energia sotto forma di raggi X. Un chiaro segno della presenza di un oggetto ultra denso all’interno della coppia.

Da poco tempo sono state scoperte binarie ancora più energetiche, quelle che emettono raggi gamma. Finora, però, soltanto nella nostra galassia (cinque in totale). La nuova scoperta si riferisce, invece, a un oggetto della Grande Nube di Magellano, a 163 000 anni luce da noi, straordinariamente luminoso. Il sistema in questione prende il nome di LMC P3 ed emette un fascio di raggi gamma in modo ciclico indicando chiaramente la sua duplice natura.

Figura 1. LMC P3 (la sorgente a raggi gamma, cerchiata in figura) si trova all’interno di ciò che resta di una supernova (DEM L241) nella Grande Nube di Magellano. Fonte: NOAO/CTIO/MCELS, DSS
Figura 1. LMC P3 (la sorgente a raggi gamma, cerchiata in figura) si trova all’interno di ciò che resta di una supernova (DEM L241) nella Grande Nube di Magellano. Fonte: NOAO/CTIO/MCELS, DSS

La coppia così energetica si trova all’interno di una nube creata nell’esplosione di una supernova. Nel 2012 Chandra aveva già osservato l’emissione di raggi X, aveva concluso che si trattasse di un classico sistema con una stella ultra compatta e aveva stabilito che le due componenti fossero stelle giganti, molte volte la massa del Sole. Essa era stata chiamata HMXB (binaria X di grande massa).

Il telescopio Fermi, guardando in quella zona per cercare sorgenti a raggi gamma si è imbattuto in una sorgente che presentava una ciclicità nell’intensità del flusso, intorno alla 10.3 ore, la nostra P3.

Poteva essere lo stesso oggetto di Chandra, ossia HMXB = P3? La cosa migliore da fare era riosservare P3 nei raggi X e cercare una ciclicità anche in quella lunghezza d’onda. Il satellite Swift c’è riuscito (con l’aiuto di grandi telescopi terrestri) e ha ritrovato il periodo di 10.3 ore.

Vicinissime e con lo stesso periodo… non poteva essere una caso. La binaria a raggi X emetteva anche nei gamma. La cosa interessante era che il picco dei raggi X era anti-fase rispetto a quello a raggi gamma. Ma, ormai lo sappiamo: l’Universo si diverte e bisognava spremere le meningi per capire il nuovo “scherzo” della Natura.

Vediamo come si possono originare i raggi X. La stella degenere è caldissima, con una temperatura che supera i 30000 °C ed emette e/o accelera elettroni verso l’esterno, fin quasi alla velocità della luce e questi producono raggi X. L’intensità è maggiore quando la stella compatta si trova più vicina alla Terra che viene investita direttamente dal flusso.

Nel caso dei raggi gamma, invece, la luce emessa si scontra con elettroni ad alta energia e attraverso l’effetto Compton inverso (dell’effetto Compton abbiamo parlato QUI e QUI) produce raggi gamma che hanno il loro picco quando le due stelle sono vicine tra loro e la stella compatta è più lontana da noi (dobbiamo vedere lo “scontro diretto”).

La Fig. 2 mostra in modo estremamente schematico e “rozzo” quello che dovrebbe succedere. Non prendetela come descrizione accurata… però!

Figura 2. Per la parte in basso, fonte: NASA's Goddard Space Flight Center
Figura 2. Per la parte in basso, fonte: NASA's Goddard Space Flight Center

Il fenomeno potrebbe essere abbastanza raro e legato a una stella di neutroni formatasi nell’esplosione della supernova, che abbia acquistata una rotazione eccezionale (pulsar?), capace di aumentare il  numero di particelle accelerate e, di conseguenza, i raggi gamma.

La stella centrale dovrebbe avere una massa compresa tra le 25 e le 40 masse solari. Cosa sia realmente la compagna dipende dall’inclinazione orbitale, che rimane un’incognita. In casi limite la stella compatta, creatisi dopo l’esplosione di supernova, potrebbe anche essere un buco nero, ma la soluzione meno drastica è la più plausibile.

Niente da fare, le coppie stellari una ne pensano e cento ne fanno…

Articolo originario QUI

1 commento

  1. Mario Fiori

    Siamo comunque abbastanza sicuri che sia raro? O dobbiamo poi scoprire che osservando sempre megklio e con strumenti sempre più efficienti, non sarà poi così raro? Comunque lassù se la spassano veramente caro Enzo :-?

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