Gli astronomi potrebbero aver scoperto un nuovo tipo di storia di sopravvivenza: una stella che ha sfiorato un buco nero gigante e ha vissuto per raccontare la storia attraverso esclamazioni di raggi X. I dati dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e dell’XMM-Newton dell’ESA hanno scoperto una stella gigante rossa che vagava troppo vicino a un buco nero supermassiccio in una galassia a circa 250 milioni di anni luce dalla Terra. Il buco nero, situato in una galassia chiamata GSN 069, ha una massa circa 400.000 volte quella del Sole, mettendolo all’estremità più piccola della scala dei buchi neri supermassicci.
Una volta che la gigante rossa è stata catturata dalla gravità del buco nero, gli strati esterni della stella contenenti idrogeno sono stati strappati via e sono precipitati verso il buco nero, lasciando dietro di sé il nucleo della stella, noto come nana bianca. “Nella mia interpretazione dei dati dei raggi X la nana bianca è sopravvissuta, ma non è sfuggita“, ha detto Andrew King dell’Università di Leicester nel Regno Unito, che ha eseguito questo studio. “Ora è catturato in un’orbita ellittica attorno al buco nero, facendo un giro circa una volta ogni nove ore.”
Mentre la nana bianca compie la sua orbita quasi tre volte al giorno, il buco nero estrae il materiale al suo avvicinamento più vicino (non più di 15 volte il raggio dell’orizzonte degli eventi – il punto di non ritorno – lontano dal buco nero). Il detrito stellare entra in un disco che circonda il buco nero e rilascia un’esplosione di raggi X che Chandra e XMM-Newton possono rilevare. Inoltre, King prevede che le onde gravitazionali saranno emesse dal buco nero e dalla coppia di nane bianche, specialmente nel punto più vicino.
Quale sarebbe il futuro della stella e della sua orbita? L’effetto combinato delle onde gravitazionali e un aumento delle dimensioni della stella man mano che perde massa dovrebbe far sì che l’orbita diventi più circolare e cresca di dimensioni. In questo caso, il tasso di perdita di massa rallenta costantemente e la nana bianca si allontana lentamente a spirale dal buco nero.
“Farà fatica a scappare, ma non c’è scampo. Il buco nero lo mangerà sempre più lentamente, ma non si fermerà mai ”, ha detto King. “In linea di principio, questa perdita di massa sarebbe continuata fino a quando e anche dopo che la nana bianca sarebbe diventata un pianeta, con una massa simile a Giove, in circa un trilione di anni. Questo sarebbe un modo notevolmente lento e contorto per l’universo di creare un pianeta! ”
Gli astronomi hanno trovato molte stelle che sono state completamente distrutte dagli incontri con i buchi neri (i cosiddetti eventi di interruzione delle maree), ma ci sono pochissimi casi segnalati di near miss, in cui la stella probabilmente è sopravvissuta. Incontri di pascolo come questo dovrebbero essere più comuni delle collisioni dirette date le statistiche dei modelli di traffico cosmico, ma potrebbero essere facilmente persi per un paio di motivi. Innanzitutto, una stella più massiccia e sopravvissuta può impiegare troppo tempo per completare un’orbita attorno a un buco nero affinché gli astronomi possano vedere esplosioni ripetute. Un altro problema è che i buchi neri supermassicci che sono molto più massicci di quello in GSN 069 possono ingoiare direttamente una stella, piuttosto che avere una stella che periodicamente perde massa. In questi casi, gli astronomi non avrebbero osservato nulla.
“In termini astronomici, questo evento è visibile ai nostri attuali telescopi solo per un breve periodo – circa 2.000 anni“, ha detto King. “Quindi, a meno che non siamo stati straordinariamente fortunati ad aver catturato questo, potrebbero essercene molti altri che ci mancano. Tali incontri potrebbero essere uno dei modi principali per far crescere buchi neri delle dimensioni di quello in GSN 069 “.
King prevede che la nana bianca abbia una massa di soli due decimi della massa del Sole. Se la nana bianca era il nucleo della gigante rossa che è stata completamente spogliata del suo idrogeno, allora dovrebbe essere ricca di elio. L’elio sarebbe stato creato dalla fusione di atomi di idrogeno durante l’evoluzione della gigante rossa.
“È straordinario pensare che l’orbita, la massa e la composizione di una minuscola stella a 250 milioni di anni luce di distanza possano essere dedotte“, ha detto King. King ha fatto una previsione basata sul suo scenario. Poiché la nana bianca è così vicina al buco nero, gli effetti della Teoria della Relatività Generale significano che la direzione dell’asse dell’orbita dovrebbe oscillare. Questa oscillazione dovrebbe ripetersi ogni due giorni e può essere rilevabile con osservazioni sufficientemente lunghe.
Un documento che descrive questi risultati appare nel numero di marzo 2020 degli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society ed è disponibile online . Il Marshall Space Flight Center della NASA gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche e di volo da Cambridge e Burlington, Massachusetts.
Fonte:nasa.gov
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