Un'enigmatica fonte di raggi X rivelata come parte di un progetto di data mining per studenti delle scuole superiori mostra strade inesplorate nascoste nel vasto archivio dell'Osservatorio a raggi X XMM-Newton dell'ESA.

Quando XMM-Newton è stato lanciato nel 1999, la maggior parte degli studenti che oggi stanno finendo il liceo non sono nemmeno nati. Eppure, l'osservatorio a raggi X dell'ESA, vecchio di quasi due decenni, ha molte sorprese da esplorare per la prossima generazione di scienziati.

Un assaggio di nuove scoperte è stato svelato in una recente collaborazione tra scienziati dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Milano, Italia, e un gruppo di studenti di terza media di una scuola media della vicina Saronno.

La proficua interazione faceva parte del progetto Exploring the X-ray Transient and variable Sky, EXTRA, uno studio di ricerca internazionale su sorgenti variabili dai primi 15 anni di osservazioni XMM-Newton.

"Abbiamo recentemente pubblicato il catalogo EXTraS, che comprende tutte le sorgenti di raggi X – circa mezzo milione – la cui luminosità cambia nel tempo come osservato da XMM-Newton, ed elenca diversi parametri osservati per ciascuna fonte, "dice Andrea De Luca, uno degli scienziati che ha coordinato il progetto studentesco.

"Il passo successivo è stato quello di approfondire questo vasto set di dati e trovare fonti potenzialmente interessanti, e abbiamo pensato che sarebbe stata una sfida entusiasmante per uno stage studentesco, "aggiunge Andrea.

Gli scienziati dell'INAF di Milano collaborano da alcuni anni con le scuole del territorio, ospitare per un paio di settimane presso l'istituto diversi gruppi di studenti e inserirli nelle attività dei vari gruppi di ricerca.

"Per questo particolare progetto, gli studenti hanno ricevuto un'introduzione sull'astronomia e le sorgenti esotiche che studiamo con i telescopi a raggi X, oltre a un tutorial sul database e su come usarlo, " spiega Ruben Salvaterra, un altro scienziato coinvolto nel programma.

"Una volta pronti per esplorare l'archivio dati, si sono rivelati molto efficaci e pieni di risorse."

I sei studenti hanno analizzato circa 200 sorgenti di raggi X, guardando la loro curva di luce – un grafico che mostra la variabilità dell'oggetto nel tempo – e controllando la letteratura scientifica per verificare se fossero già stati studiati.

Infine, hanno identificato una manciata di fonti che mostrano proprietà interessanti:un potente bagliore, per esempio – che non era stato precedentemente riportato da altri studi.

"Una delle fonti si è distinta come particolarmente intrigante, "dice Andrea.

Caratterizzato dal bagliore più corto di tutti gli oggetti analizzati, questa sorgente sembra essere localizzata nell'ammasso globulare NGC 6540 – un denso raggruppamento di stelle – e non era stata studiata prima.

Dopo aver presentato le loro scoperte agli scienziati in un seminario, gli studenti sono tornati a scuola. Ma il lavoro per Andrea, Ruben e collaboratori avevano appena cominciato.

"La fonte identificata dagli studenti mostra cambiamenti di luminosità come nessun altro oggetto conosciuto, quindi abbiamo iniziato a guardare più in dettaglio, "dice Ruben.

Una fonte di raggi X altrimenti a bassa luminosità, XMM-Newton ha visto schiarirsi fino a 50 volte il suo livello normale nel 2005, e ricadono rapidamente dopo circa cinque minuti.

Le stelle come il nostro sole brillano moderatamente nei raggi X, e occasionalmente subiscono brillamenti che ne aumentano la luminosità come quello osservato in questa sorgente. Però, tali eventi normalmente durano molto più a lungo, fino a poche ore o addirittura giorni.

D'altra parte, si osservano brevi esplosioni in sistemi stellari binari che ospitano un denso resto stellare come la stella di neutroni, ma queste emissioni di raggi X sono caratterizzate da una luminosità molto più elevata.

"Questo evento sta mettendo alla prova la nostra comprensione delle esplosioni di raggi X:troppo breve per essere un normale brillamento stellare, ma troppo debole per essere legato a un oggetto compatto, " spiega il collaboratore Sandro Mereghetti, autore principale dell'articolo che presenta i risultati.

Un'altra possibilità è che la sorgente sia un cosiddetto binario cromosfericamente attivo, un doppio sistema di stelle con un'intensa attività di raggi X causata da processi nella loro cromosfera, uno strato intermedio nell'atmosfera di una stella. Ma anche in questo caso, non corrisponde strettamente alle proprietà di nessun oggetto noto di questa classe.

Gli scienziati sospettano che questa fonte peculiare non sia unica, e che altri oggetti con proprietà simili sono in agguato nell'archivio XMM-Newton ma non sono stati ancora identificati a causa della combinazione di bassa luminosità e breve durata del bagliore.

"Lo studio sistematico della variabilità che ha portato alla compilazione del catalogo EXTraS, insieme a questo primo tentativo di data mining, suggerisce che abbiamo aperto un nuovo, finestra inesplorata sull'Universo a raggi X, "aggiunge Sandro.

Il team prevede di studiare la fonte appena identificata in modo più dettagliato per comprenderne meglio la natura, durante la ricerca di oggetti più simili nell'archivio.

"È emozionante trovare gioielli nascosti come questa fonte nell'archivio XMM-Newton, e che i giovani studenti ci stanno aiutando a trovarli mentre imparano e si divertono, " conclude Norbert Schartel, Scienziato del progetto XMM-Newton all'ESA.