Dopo tre anni e mezzo di studio della kilonova GW170817, gli scienziati si trovano di fronte a due diversi scenari mai stati osservati prima.
Per la prima volta nella storia dell’astronomia un team di astronomi guidato da ricercatori della Northwestern University e dell’Illinois potrebbe aver rilevato il bagliore residuo di una kilonova, un’esplosione che si verifica quando due stelle di neutroni di un sistema binario si scontrano fondendosi. Conosciute anche come supernove di tipo R, le kilonovae sono fino a 1.000 volte più luminose di una nova classica, un evento esplosivo in cui una piccola e densa nana bianca assorbe materiale da una stella compagna molto più grande fino a quando esplode espellendo con violenza i suoi strati esterni. Tuttavia, finché la stella “vampirizzata” continua ad avere massa, la stessa nana bianca può generare più eventi nova, a meno che uno di essi non sia abbastanza forte da distruggere il sistema binario in un colpo solo. Ma l’energia della kilonova, scoperta nel 2017 e denominata GW170817, era molto più potente. E durante la violenta fusione, i ricercatori hanno rilevato un getto di particelle ad alta energia che rimane visibile per ben tre anni e mezzo, lasciandosi dietro una nuova misteriosa fonte di raggi X. In un articolo appena apparso su ‘The Astrophysical Journal Letters’ e che può essere consultato anche sul server di prestampa ‘arXiv‘ , gli astronomi spiegano che questa sorgente di raggi X potrebbe essere dovuta all’espansione dei detriti dalla fusione tra i due oggetti, un’onda d’urto paragonabile ad un boom sonico di un aeroplano che rompe la barriera del suono. L’onda d’urto è stata in grado di riscaldare i materiali circostanti, generando i raggi X visti in un fenomeno noto come “bagliore residuo” di kilonova.
Come spiega Aprajita Hajela, prima autrice dell’articolo, “studiando le conseguenze della fusione di due stelle di neutroni, siamo entrati in un territorio sconosciuto. Stiamo assistendo, cioè, per la prima volta a qualcosa di nuovo e straordinario e questo ci dà l’opportunità di studiare e comprendere nuovi processi fisici, che non sono stati osservati prima“. Il 17 agosto 2017, GW170817 è entrata nella storia diventando la prima fusione di stelle di neutroni rilevata sia dalle onde gravitazionali che dalla radiazione elettromagnetica (o luce). Da allora, gli astronomi hanno utilizzato sia telescopi terrestri che spaziali per studiare l’evento attraverso lo spettro elettromagnetico. Grazie all’Osservatorio a raggi X Chandra , ad esempio, gli scienziati sono riusciti a scoprire le emissioni di raggi X del getto di particelle prodotto dalla fusione che si muove quasi alla velocità della luce. All’inizio del 2018, tuttavia, l’emissione di raggi X si è indebolita a causa del rallentamento del fascio di particelle strette. Ma per tutto l’anno 2020, la luminosità dei raggi X ha smesso di diminuire ed è rimasta costante. “Il fatto che i raggi X smettessero di sbiadire rapidamente era la prova che stavamo rilevando qualcos’altro in quella fonte“, spiega Faffaella Margutti , autrice principale dello studio. ”Sembra, infatti, che sia necessaria una sorgente di raggi X completamente diversa per spiegare ciò che stiamo vedendo“. quella “fonte aggiuntiva” di raggi X potrebbe essere un bagliore di kilonova o un buco nero appena nato; due scenari che non sono mai stati osservati prima. “Questa potrebbe essere sia la prima volta che vediamo un bagliore residuo di una kilonova sia la prima volta che vediamo materiale cadere in un buco nero formatosi dopo la fusione di una kilonova“, ha spiegato Joe Bright dell’Università della California, Berkeley, co- autore dello studio. ‘‘Entrambi i risultati sarebbero estremamente eccitanti“. Ma come facciamo a sapere quale sia la spiegazione corretta? L’unica soluzione, secondo il team, è continuare a osservare GW170817 sia nei raggi X che nelle onde radio. Se si tratta di un bagliore residuo di kilonova, si prevede che le emissioni di raggi X e radio risulteranno più luminose nei prossimi mesi o anni. Se, invece, si tratta di un buco nero, la materia che precipita all’interno provocherebbe un’emissione di raggi X in rapida diminuzione per poi spegnersi del tutto. Per Kate Alexander, coautrice della ricerca, “ulteriori studi su GW170817 potrebbero avere implicazioni di vasta portata. Il rilevamento di un bagliore residuo di kilonova implicherebbe che la fusione non ha prodotto immediatamente un buco nero. In alternativa, questo oggetto può offrire agli astronomi l’opportunità di studiare come la materia cade in un buco nero solo pochi anni dopo la sua nascita”.
