Schiocchi di blu e verde brillante in questa immagine della galassia Fireworks (NGC 6946) mostrano le posizioni di sorgenti estremamente luminose di luce a raggi X catturate dall'osservatorio spaziale NuSTAR della NASA. Generato da alcuni dei processi più energetici dell'universo, queste sorgenti di raggi X sono rare rispetto alle molte sorgenti luminose visibili nell'immagine di sfondo. Un nuovo studio, pubblicato in Giornale Astrofisico , offre alcune possibili spiegazioni per l'apparizione a sorpresa della sorgente verde vicino al centro della galassia, che apparve e scomparve nel giro di poche settimane.

L'obiettivo principale delle osservazioni NuSTAR era studiare la supernova, l'esplosione di una stella molto più massiccia del nostro Sole, che appare come una macchia blu-verde brillante in alto a destra. Questi eventi violenti possono produrre per breve tempo abbastanza luce visibile da eclissare intere galassie costituite da miliardi di stelle. Generano anche molti degli elementi chimici nel nostro universo che sono più pesanti del ferro.

Il blob verde vicino al fondo della galassia non era visibile durante la prima osservazione NuSTAR ma stava bruciando brillantemente all'inizio di una seconda osservazione 10 giorni dopo. L'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA osservò in seguito che la sorgente, nota come sorgente di raggi X ultraluminosi, o ULX, era scomparso altrettanto rapidamente. Da allora l'oggetto è stato chiamato ULX-4 perché è il quarto ULX identificato in questa galassia. Nessuna luce visibile è stata rilevata con la sorgente di raggi X, un fatto che molto probabilmente esclude la possibilità che si tratti anche di una supernova.

"Dieci giorni sono un tempo davvero breve per la comparsa di un oggetto così luminoso, " disse Hannah Earnshaw, un ricercatore post-dottorato al Caltech di Pasadena, California, e autore principale del nuovo studio. "Di solito con NuSTAR, osserviamo cambiamenti più graduali nel tempo, e spesso non osserviamo una fonte più volte in rapida successione. In questo caso, siamo stati fortunati a scoprire una fonte che cambia molto rapidamente, che è molto eccitante."

Possibile buco nero

Il nuovo studio esplora la possibilità che la luce provenga da un buco nero che consuma un altro oggetto, come una stella. Se un oggetto si avvicina troppo a un buco nero, la gravità può separare quell'oggetto, portando i detriti in un'orbita ravvicinata attorno al buco nero. Il materiale sul bordo interno di questo disco appena formato inizia a muoversi così velocemente da riscaldarsi fino a milioni di gradi e irradiare raggi X. (La superficie del Sole, a confronto, è circa 10, 000 gradi Fahrenheit, o 5, 500 gradi Celsius.)

La maggior parte degli ULX sono in genere di lunga durata perché sono creati da un oggetto denso, come un buco nero, che "si nutre" della stella per un lungo periodo di tempo. Di breve durata, o "transitorio, " Le sorgenti di raggi X come ULX-4 sono molto più rare, quindi un singolo evento drammatico, come un buco nero che distrugge rapidamente una piccola stella, potrebbe spiegare l'osservazione.

Però, ULX-4 potrebbe non essere un evento una tantum, e gli autori dell'articolo hanno esplorato altre potenziali spiegazioni per questo oggetto. Una possibilità:la sorgente di ULX-4 potrebbe essere una stella di neutroni. Le stelle di neutroni sono oggetti estremamente densi formati dall'esplosione di una stella che non era abbastanza massiccia da formare un buco nero. Con circa la stessa massa del nostro Sole ma racchiuso in un oggetto delle dimensioni di una grande città, le stelle di neutroni possono come buchi neri, attingere materiale e creare un disco di detriti in rapido movimento. Questi possono anche generare sorgenti di raggi X ultraluminosi a lenta alimentazione, sebbene la luce dei raggi X sia prodotta attraverso processi leggermente diversi rispetto agli ULX creati dai buchi neri.

Le stelle di neutroni generano campi magnetici così forti da creare "colonne" che convogliano il materiale verso la superficie, generando potenti raggi X nel processo. Ma se la stella di neutroni ruota particolarmente velocemente, quei campi magnetici possono creare una barriera, rendendo impossibile per il materiale raggiungere la superficie della stella.

"Sarebbe come provare a saltare su una giostra che gira a migliaia di miglia all'ora, " disse Earnshaw.

L'effetto barriera impedirebbe alla stella di essere una fonte luminosa di raggi X, tranne nei momenti in cui la barriera magnetica potrebbe oscillare brevemente, permettendo al materiale di scivolare e cadere sulla superficie della stella di neutroni. Questa potrebbe essere un'altra possibile spiegazione per l'improvvisa comparsa e scomparsa di ULX-4. Se la stessa sorgente si riaccendesse, potrebbe supportare questa ipotesi.

"Questo risultato è un passo avanti verso la comprensione di alcuni dei casi più rari ed estremi in cui la materia si accumula su buchi neri o stelle di neutroni, "Ha detto Earnshaw.