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    La sorprendente scoperta di una nuova classe di stelle pulsanti a raggi X

    Credito:NASA

    Una nuova classe sorprendente di stelle variabili pulsanti a raggi X è stata scoperta da un team di astronomi americani e canadesi guidati da Scott Engle e Edward Guinan dell'Università di Villanova. Parte del programma Villanova Secret Lives of Cepheids, le nuove osservazioni a raggi X, ottenuto dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e pubblicato giovedì, 23 marzo in Giornale Astrofisico , rivelano che il brillante prototipo delle Cefeidi Classiche, d Cefei, è una sorgente periodica di raggi X pulsata.

    I membri del team di ricerca che hanno condiviso la scoperta includevano Graham Harper, Università del Colorado; Nancy Remage Evans, Centro di astrofisica di Harvard; Manfred Cuntz, Università del Texas, Arlington; e Hilding Neilson, Università di Toronto.

    La stella prototipo da cui prendono il nome tutte le Cefeidi, d Cephei (d Cep) è, a una distanza di 890 anni luce di distanza, anche uno dei più vicini del suo genere. Le Cefeidi sono una famosa classe di stelle variabili pulsanti e tra gli oggetti astronomicamente più importanti dell'Universo. Misurando i periodi di pulsazione e la luminosità delle Cefeidi, gli astrofisici possono misurare le distanze di altre galassie e calibrare la scala delle distanze extragalattiche. Le cefeidi svolgono anche un ruolo sempre più vitale nello sforzo di misurare con precisione il tasso di espansione dell'Universo e di risolvere la discrepanza di Hubble in via di sviluppo.

    Dati recentemente restituiti per d Cep dall'Osservatorio a raggi X Chandra, combinato con le precedenti misure a raggi X assicurate con il satellite a raggi X XMM-Newton, hanno dimostrato che d Cep ha variazioni dei raggi X che si verificano in accordo con il periodo di pulsazione di 5,4 giorni della stella supergigante. I raggi X sono osservati in tutte le fasi delle pulsazioni della stella, ma aumentano bruscamente di circa il 400% vicino ai tempi in cui la stella si gonfia al suo diametro massimo di circa 45 volte quello del Sole.

    "Le nostre prime osservazioni a raggi X delle Cefeidi sono state fatte nel 2006, e le nostre prime scoperte sono state accolte con un bel po' di scetticismo. L'idea che le Cefeidi potessero essere attive ai raggi X sembrava inverosimile perché queste stelle sono solo poche volte più massicce e un po' più calde del Sole, " ha detto Engle. "Più di un decennio dopo, abbiamo finalmente dimostrato che possono in effetti essere variabili ai raggi X, ma il lavoro è tutt'altro che finito. Ora dobbiamo capire come generano e modulano le loro emissioni di raggi X, e quale effetto questo potrebbe avere sulla legge periodo-luminosità di Leavitt."

    Curve delta. Credito:Università Villanova

    d Cep è una stella luminosa, facilmente visibile senza telescopio a nord nella costellazione del Cefeo. Questa stella supergigante gialla, le cui variazioni di luminosità ottica furono scoperte nel 1784, è stata una delle prime stelle variabili conosciute. Le sue variazioni di luce sono il risultato di pulsazioni radiali, in cui la stella si contrae e si espande con lo stesso periodo di 5,4 giorni delle sue variazioni di luminosità. La superficie di d Cep raggiunge velocità supersoniche di circa 82, 000 miglia all'ora, mentre la stella si restringe e cresce di circa 2 milioni di miglia durante ogni periodo di pulsazione. Migliaia di Cefeidi sono state trovate nella nostra galassia così come in altre galassie distanti centinaia di milioni di anni luce.

    Le analisi dei dati a raggi X indicano la presenza inaspettata di plasmi molto caldi in d Cep, con temperature superiori a 10 milioni di gradi Celsius. Non è ancora certo se i raggi X derivino da onde d'urto indotte da pulsazioni nell'atmosfera dinamica della stella, o dalla generazione di un campo magnetico stellare che si aggroviglia, emissione di raggi X. Altre Cefeidi sono allo studio per capire la fonte del calore, Plasmi che emettono raggi X. Almeno due ulteriori Cefeidi mostrano una potenziale variabilità dei raggi X.

    Il team di ricerca guidato da Engle e Guinan ha precedentemente utilizzato il telescopio spaziale Hubble per studiare le righe di emissione ultravioletta di d Cep e altre Cefeidi. Queste righe di emissione hanno origine in plasmi fino a 300, 000 gradi Celsius; più freddo dei plasmi che emettono raggi X, ma ancora molto più caldo delle superfici delle stelle. Le emissioni ultraviolette variano anche in accordo con i periodi di pulsazione delle Cefeidi ma aumentano bruscamente dopo che la Cefeide raggiunge il raggio minimo, al contrario delle emissioni di raggi X che raggiungono il picco subito dopo il raggio massimo. Il team sta ancora studiando esattamente perché le emissioni di raggi ultravioletti e raggi X raggiungono il picco in fasi così diverse delle pulsazioni della stella.

    "Le classiche Cefeidi sono considerate le più importanti stelle variabili nel cielo. Queste stelle supergiganti pulsanti sono state utilizzate dalla metà degli anni '20 da Edwin Hubble e da altri astronomi per misurare le distanze delle galassie e determinare il tasso di espansione dell'universo, " disse Guinan. "Dopo molti tentativi, l'incapacità di rilevare i raggi X dalle Cefeidi durante gli anni 1980-90 ha portato gli astronomi a rinunciare a loro come potenziali stelle a raggi X. Quindi è stata una grande (ma piacevole) sorpresa trovare l'emissione di raggi X da d Cep e da molte altre Cefeidi".

    Questa scoperta di raggi X per d Cep e alcune altre Cefeidi è la più recente in un elenco di proprietà delle Cefeidi scoperte di recente. Questi includono gas circumstellari e ambienti polverosi, eccessi infrarossi, linee di emissione ultravioletta, e le variazioni da ciclo a ciclo nei cambiamenti periodici della luce delle stelle. Questa combinazione di scoperte mostra che le Cefeidi, dopo più di due secoli di studio, hanno ancora i loro segreti. Data l'importanza astrofisica e cosmologica delle Cefeidi, e le elevate precisioni richieste per testare modelli cosmologici, queste nuove scoperte dovrebbero essere comprese meglio. Le osservazioni a raggi X di altre Cefeidi luminose sono pianificate per svelare il loro comportamento ai raggi X.


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