(AGENPARL) – gio 02 marzo 2023 Gentile collega,
ti segnaliamo la notizia pubblicata su Media Inaf riguardante uno studio di Nature sui buchi neri e le stelle di neutroni nei sistemi binari. Con il commento di Tomaso Belloni e Thomas Russell, ricercatori dell’Inaf coinvolti nello studio:
Di seguito il testo integrale della news:
CONDIVIDONO LA STESSA INSTABILITÀ DI ACCRESCIMENTO
Buchi neri e stelle di neutroni: gemelli diversi
I buchi neri e le stelle di neutroni nei sistemi binari condividono la stessa instabilità di accrescimento. Detto in altri termini: accrescono ed emettono materia allo stesso modo. È quanto emerge da uno studio pubblicato oggi sulle pagine di Nature. Con il commento di Tomaso Belloni e Thomas Russell, ricercatori dell’Inaf coinvolti nello studio
[Giuseppe Fiasconaro](https://www.media.inaf.it/author/fiasconaro/) 02/03/2023
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Rappresentazione artistica di una binaria a raggi X di piccola massa (Low Mass X-ray Binary). Crediti: Gabriel Pérez Díaz (Iac)
Un discreto numero di oggetti celesti che popolano il nostro universo trascorrono la loro vita in coppia. Le Low-mass X-ray binary transients ([Lmxbt](https://it.wikipedia.org/wiki/Stella_binaria_a_raggi_X_di_piccola_massa)) sono tra questi oggetti. Si tratta di sistemi binari costituiti da un [oggetto compatto](https://en.wikipedia.org/wiki/Compact_star), una stella di neutroni o un buco nero, e da una stella di dimensioni simili al Sole.
Le binarie a raggi X di piccola massa sono sorgenti che alternano due fasi principali, motivo per cui sono chiamate anche sorgenti transienti: una fase di quiescenza e una fase di intensa attività durante la quale l’oggetto compatto accresce materia a spese della stella compagna. La firma più evidente di quest’ultima fase è la produzione di potenti esplosioni (outburst in inglese) che emergono dal [disco di accrescimento](https://it.wikipedia.org/wiki/Disco_di_accrescimento) che circonda l’oggetto compatto – la struttura a forma di anello dove la materia della stella compagna si accumula prima di essere ingurgitata – sotto forma di [getti relativistici](https://it.wikipedia.org/wiki/Getto_relativistico) e venti osservabili a diverse lunghezze d’onda, con un picco nei raggi X.
Nei sistemi binari con buco nero l’emissione di raggi X mostra variabilità, una caratteristica osservabile nello spettro della sorgente con un profilo che ricorda un elettrocardiogramma. Variabilità Beta o, più colloquialmente, “heartbeat” (battito), è questo il nome che gli astronomi hanno dato a questo schema di emissione.
Uno dei modelli proposti dai ricercatori per spiegare questa variabilità prevede che alla base vi sia l’instabilità del disco di accrescimento, un processo dovuto a un cambiamento nella densità del disco stesso. I fattori in gioco in questo meccanismo sono due: la pressione di radiazione dei getti emessi dal disco e la gravità. La prima svuota il centro del disco, la seconda attira materiale dal bordo esterno per rimpinguare la materia persa.
Più in dettaglio, secondo questo modello, chiamato dagli astronomi Accretion instability, durante la fase di svuotamento del disco interno il materiale viene espulso dal disco sotto forma di getti di particelle, con conseguente forte emissione nell’X. Man mano che il disco interno si riempie sotto l’effetto della gravità, l’energia del getto diminuisce, e con essa l’emissione X, per poi incrementare quando il disco è completamente rimpinguato di materia. L’alternanza delle fasi di svuotamento e di riempimento sarebbe alla base dell’emissione “pulsata” del sistema.
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Immagine che mostra il grafico del profilo di emissione di Swift J1858 (cliccare per ingrandire). Crediti: Vincentelli at al., Nature, 2023
«Lo studio ha riguardato l’emissione della binaria X Swift J1858.6-0814, scoperta nell’ottobre 2018 con il [Burst Alert Telescope](https://swift.gsfc.nasa.gov/about_swift/bat_desc.html) (Bat) a bordo del [Neil Gehrels Swift Observatory](https://www.media.inaf.it/tag/swift/)», dice a Media Inaf Tomaso Belloni, ricercatore all’Inaf – Osservatorio astronomico di Brera e co-autore dello studio. «Siamo sicuri che questo sistema binario contenga una stella di neutroni perché in passato sono stati osservati fenomeni associati alla presenza di una superficie solida, assente nel caso di un buco nero. Le osservazioni hanno rivelato la presenza di instabilità peculiari nel sistema accrescimento-eiezione. Queste instabilità sono conosciute quasi esclusivamente in un’altra binaria X, chiamata Grs 1915+105, in cui l’oggetto compatto è un buco nero di massa 12.4 volte quella del Sole. Si tratta della sorgente più bizzarra che conosciamo».
Oltre al caratteristico profilo di emissione “pulsante” a tutte le lunghezze d’onda, nello studio i ricercatori hanno osservato anche un ritardo nell’emissione infrarossa rispetto all’emissione di raggi X. Secondo gli autori, ciò sarebbe dovuto al fatto che i raggi X emessi dal disco interno della stella di neutroni vengono intercettati sia dal disco esterno che dalla stella compagna, quindi rielaborati e riemessi pochi secondi dopo sotto forma di radiazione infrarossa; una sorta di eco di luce dei raggi X.