Gli astronomi hanno utilizzato l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA per scoprire un anello di buchi neri o stelle di neutroni in una galassia a 300 milioni di anni luce dalla Terra.

questo anello, pur non esercitando il potere sulla Terra di Mezzo, può aiutare gli scienziati a capire meglio cosa succede quando le galassie si scontrano l'una con l'altra in impatti catastrofici.

In questa nuova immagine composita della galassia AM 0644-741 (AM 0644 in breve), I raggi X di Chandra (viola) sono stati combinati con i dati ottici del telescopio spaziale Hubble della NASA (rosso, verde, e blu). I dati di Chandra rivelano la presenza di sorgenti di raggi X molto luminose, molto probabilmente sistemi binari alimentati da un buco nero di massa stellare o da una stella di neutroni, in un anello straordinario. I risultati sono riportati in un nuovo articolo condotto da Anna Wolter dell'INAF-Osservatorio Astronomico di Brera di Milano, Italia.

Da dove viene l'anello di buchi neri o stelle di neutroni in AM 0644? Gli astronomi pensano che sia stato creato quando una galassia è stata trascinata in un'altra galassia dalla forza di gravità. La prima galassia ha generato increspature nel gas della seconda galassia, AM 0644, situato in basso a destra. Queste increspature hanno poi prodotto un anello di gas in espansione in AM 0644 che ha innescato la nascita di nuove stelle. La prima galassia è forse quella situata in basso a sinistra dell'immagine.

La più massiccia di queste stelle nascenti condurrà una vita breve, in termini cosmici, di milioni di anni. Dopo di che, il loro combustibile nucleare è esaurito e le stelle esplodono come supernove lasciando dietro di sé buchi neri con masse tipicamente comprese tra circa cinque e venti volte quella del Sole, o stelle di neutroni con una massa approssimativamente uguale a quella del Sole.

Alcuni di questi buchi neri o stelle di neutroni hanno stelle compagne vicine, e sifonano gas dal loro partner stellare. Questo gas cade verso il buco nero o stella di neutroni, formando un disco rotante come l'acqua che circonda uno scarico, e si riscalda per attrito. Questo gas surriscaldato produce grandi quantità di raggi X che Chandra può rilevare.

Mentre un anello di buchi neri o stelle di neutroni è di per sé intrigante, c'è di più nella storia di AM 0644. Tutte le sorgenti di raggi X rilevate nell'anello di AM 0644 sono abbastanza luminose da essere classificate come sorgenti di raggi X ultraluminose (ULX). Questa è una classe di oggetti che producono da centinaia a migliaia di volte più raggi X rispetto alla maggior parte dei sistemi binari "normali" in cui una stella compagna è in orbita attorno a una stella di neutroni o a un buco nero. Fino a poco tempo la maggior parte degli astronomi pensava che gli ULX contenessero generalmente buchi neri di massa stellare, con la possibile presenza in alcuni casi di buchi neri di massa intermedia (IMBH) che contengono oltre cento volte la massa del Sole. Però, questo pensiero è stato ribaltato quando alcuni ULX in altre galassie, compresi M82 e M51, sono stati trovati per contenere stelle di neutroni.

Diverse altre spiegazioni oltre agli IMBH sono state suggerite per l'intensa emissione di raggi X degli ULX. Includono una crescita insolitamente rapida del buco nero o della stella di neutroni, o effetti geometrici derivanti dall'incanalamento del materiale in caduta lungo le linee del campo magnetico.

L'identità dei singoli ULX in AM 0644 è attualmente sconosciuta. Potrebbero essere una miscela di buchi neri e stelle di neutroni, ed è anche possibile che siano tutti buchi neri o tutte stelle di neutroni.

Non tutte le sorgenti di raggi X nell'immagine si trovano nell'anello di AM 0644. Una delle sorgenti è un buco nero in rapida crescita che si trova ben dietro la galassia a una distanza di 9,1 miliardi di anni luce dalla Terra. Un'altra fonte intrigante rilevata da Chandra è un buco nero supermassiccio in crescita situato al centro della galassia. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno anche utilizzato le osservazioni di Chandra per studiare altre sei galassie ad anello oltre a AM 0644. Un totale di 63 sorgenti sono state rilevate nelle sette galassie, e 50 di loro sono ULX. Gli autori vedono un numero medio maggiore di ULX per galassia in queste galassie ad anello rispetto ad altri tipi di galassie. Le galassie ad anello hanno stimolato l'interesse degli astronomi perché sono banchi di prova ideali per esaminare modelli di come si formano le stelle doppie, e capire l'origine delle ULX.

Il documento che descrive lo studio di AM 0644 e delle sue galassie ad anello gemelle è apparso il 10 agosto, numero 2018 del Giornale Astrofisico ed è disponibile online.