Nel 1887, L'astronomo americano Lewis Swift scoprì una nuvola luminosa, o nebulosa, che si è rivelata una piccola galassia a circa 2,2 milioni di anni luce dalla Terra. Oggi, è conosciuta come la galassia "starburst" IC 10, riferendosi all'intensa attività di formazione stellare che vi si svolge.

Più di cento anni dopo la scoperta di Swift, gli astronomi stanno studiando IC 10 con i telescopi più potenti del 21° secolo. Nuove osservazioni con l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA rivelano molte coppie di stelle che un giorno potrebbero diventare fonti del fenomeno cosmico forse più emozionante osservato negli ultimi anni:le onde gravitazionali.

Analizzando le osservazioni di Chandra di IC 10 nell'arco di un decennio, gli astronomi hanno scoperto oltre una dozzina di buchi neri e stelle di neutroni alimentati da gas di giovani, massicci compagni stellari. Tali sistemi a doppia stella sono noti come "binari a raggi X" perché emettono grandi quantità di luce a raggi X. Mentre una stella massiccia orbita attorno alla sua compagna compatta, un buco nero o una stella di neutroni, materiale può essere allontanato dalla stella gigante per formare un disco di materiale attorno all'oggetto compatto. Le forze di attrito riscaldano il materiale in caduta a milioni di gradi, producendo una sorgente di raggi X luminosi.

Quando l'enorme stella compagna esaurisce il carburante, subirà un collasso catastrofico che produrrà un'esplosione di supernova, e lasciare dietro di sé un buco nero o una stella di neutroni. Il risultato finale sono due oggetti compatti:o una coppia di buchi neri, una coppia di stelle di neutroni, o un buco nero e una stella di neutroni. Se la distanza tra gli oggetti compatti diventa abbastanza piccola col passare del tempo, produrranno onde gravitazionali. Col tempo, la dimensione della loro orbita si ridurrà fino a quando non si fonderanno. LIGO ha trovato tre esempi di coppie di buchi neri che si sono fuse in questo modo negli ultimi due anni.

Le galassie Starburst come IC 10 sono posti eccellenti per cercare binari a raggi X perché stanno sfornando stelle rapidamente. Molte di queste stelle appena nate saranno coppie di stelle giovani e massicce. La più massiccia della coppia si evolverà più rapidamente e lascerà dietro di sé un buco nero o una stella di neutroni in coppia con la restante stella massiccia. Se la separazione delle stelle è abbastanza piccola, verrà prodotto un sistema binario a raggi X.

Questa nuova immagine composita di IC 10 combina i dati a raggi X di Chandra (blu) con un'immagine ottica (rosso, verde, blu) scattata dall'astronomo dilettante Bill Snyder dall'Osservatorio Heavens Mirror in Sierra Nevada, California. Le sorgenti di raggi X rilevate da Chandra appaiono di un blu più scuro rispetto alle stelle rilevate alla luce ottica.

Le giovani stelle in IC 10 sembrano avere l'età giusta per dare la massima quantità di interazione tra le stelle massicce e le loro compagne compatte, producendo la maggior parte delle sorgenti di raggi X. Se i sistemi fossero più giovani, allora le stelle massicce non avrebbero avuto il tempo di diventare una supernova e produrre una stella di neutroni o un buco nero, oppure l'orbita della stella massiccia e l'oggetto compatto non avrebbero avuto il tempo di rimpicciolirsi abbastanza da dare inizio al trasferimento di massa. Se il sistema stellare fosse molto più antico, allora entrambi gli oggetti compatti probabilmente si sarebbero già formati. In questo caso è improbabile il trasferimento di materia tra gli oggetti compatti, prevenire la formazione di un disco che emette raggi X.

Chandra ha rilevato 110 sorgenti di raggi X in IC 10. Di queste, oltre quaranta se ne vedono anche alla luce ottica e 16 di queste contengono "supergiganti blu", che sono il tipo di giovani, massiccio, stelle calde descritte in precedenza. La maggior parte delle altre sorgenti sono binarie a raggi X contenenti stelle meno massicce. Molti degli oggetti mostrano una forte variabilità nella loro emissione di raggi X, indicativo di violente interazioni tra le stelle compatte e le loro compagne.

Un paio di articoli che descrivono questi risultati sono stati pubblicati il ​​10 febbraio, Edizione 2017 di The Astrophysical Journal ed è disponibile online qui e qui. Gli autori dello studio sono Silas Laycock del Center for Space Science and Technology (UML) di UMass Lowell; Rigel Capallo, uno studente laureato presso UML; Dimitris Christodoulou dell'UML; Benjamin Williams dell'Università di Washington a Seattle; Breanna Binder della California State Polytechnic University di Pomona; e, Andrea Prestwich dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Messa.