L’osservatorio XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) guidato dal Giappone ha catturato il ritratto più dettagliato finora dei gas che scorrono all’interno di Cygnus X-3, una delle sorgenti di raggi X più studiate nel cielo. Cygnus X-3 è una stella binaria formata da un raro tipo di stella di grande massa e da una compagna compatta, probabilmente un buco nero:
“La natura della stella massiccia è uno dei fattori che rende Cygnus X-3 così intrigante”, ha affermato Ralf Ballhausen, un associato post-dottorato presso l’Università del Maryland, College Park , e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. “È una stella Wolf-Rayet, un tipo che si è evoluto al punto in cui forti flussi in uscita chiamati venti stellari strappano gas dalla superficie della stella e lo spingono verso l’esterno. L’oggetto compatto spazza via e riscalda parte di questo gas, facendogli emettere raggi X”. Un articolo che descrive i risultati, guidato da Ballhausen, apparirà in una futura edizione di The Astrophysical Journal. “Per XRISM, Cygnus X-3 è un obiettivo Goldilocks: la sua luminosità è ‘giusta’ nell’intervallo di energia in cui XRISM è particolarmente sensibile“, ha affermato il coautore Timothy Kallman, astrofisico presso la NASA Goddard. “Questa insolita fonte è stata studiata da ogni satellite a raggi X mai lanciato, quindi osservarla è una specie di rito di passaggio per le nuove missioni a raggi X”.
XRISM (pronunciato “crism”) è guidato dalla JAXA ( Japan Aerospace Exploration Agency ) in collaborazione con la NASA, insieme ai contributi dell’ESA ( European Space Agency ). La NASA e la JAXA hanno sviluppato lo strumento spettrometro microcalorimetrico della missione, denominato Resolve. Osservando Cygnus X-3 per 18 ore a fine marzo, Resolve ha acquisito uno spettro ad alta risoluzione che consente agli astronomi di comprendere meglio le complesse dinamiche dei gas che operano lì. Tra queste rientrano il gas in uscita prodotto da una stella calda e massiccia, la sua interazione con la compagna compatta e una regione turbolenta che potrebbe rappresentare una scia prodotta dalla compagna mentre orbita attraverso il gas in uscita.
In Cygnus X-3, la stella e l’oggetto compatto sono così vicini che completano un’orbita in sole 4,8 ore. Si pensa che il sistema binario si trovi a circa 32.000 anni luce di distanza in direzione della costellazione settentrionale del Cigno. Mentre le spesse nubi di polvere nel piano centrale della nostra galassia oscurano qualsiasi luce visibile di Cygnus X-3, la costellazione è stata studiata nelle bande radio, infrarosse e gamma, nonché nei raggi X. Il sistema è immerso nel gas in streaming della stella, che è illuminato e ionizzato dai raggi X della compagna compatta. Il gas emette e assorbe raggi X e molti dei picchi e delle valli più evidenti dello spettro incorporano entrambi gli aspetti. Tuttavia, un semplice tentativo di comprendere lo spettro risulta insufficiente perché alcune delle caratteristiche sembrano essere nel posto sbagliato. Questo perché il rapido movimento del gas sposta queste caratteristiche dalle loro normali energie di laboratorio a causa dell’effetto Doppler. Le valli di assorbimento in genere si spostano verso energie più elevate, indicando che il gas si muove verso di noi a velocità fino a 930.000 mph (1,5 milioni di km/h). I picchi di emissione si spostano verso energie più basse, indicando che il gas si allontana da noi a velocità inferiori.
Alcune caratteristiche spettrali hanno mostrato valli di assorbimento molto più forti dei picchi di emissione. La ragione di questo squilibrio, conclude il team, è che la dinamica del vento stellare consente al gas in movimento di assorbire una gamma più ampia di energie dei raggi X emesse dalla compagna. Il dettaglio dello spettro XRISM, in particolare a energie più elevate ricche di caratteristiche prodotte da atomi di ferro ionizzati, ha permesso agli scienziati di districare questi effetti. “Una chiave per acquisire questo dettaglio è stata la capacità di XRISM di monitorare il sistema nel corso di diverse orbite”, ha affermato Brian Williams, scienziato del progetto NASA per la missione a Goddard. “C’è molto altro da esplorare in questo spettro e, in definitiva, speriamo che ci aiuti a determinare se l’oggetto compatto di Cygnus X-3 sia davvero un buco nero”. XRISM è una missione collaborativa tra JAXA e NASA, con la partecipazione dell’ESA. Il contributo della NASA include la partecipazione scientifica della CSA (Canadian Space Agency).
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