Un team internazionale guidato dalla Northwestern University si sta avvicinando alla comprensione dell'oggetto misteriosamente luminoso che è esploso nel cielo del nord quest'estate.

Il 17 giugno, i telescopi gemelli dell'indagine ATLAS alle Hawaii hanno trovato un'anomalia straordinariamente luminosa a 200 milioni di anni luce di distanza nella costellazione di Ercole. Soprannominato AT2018cow o "The Cow, " l'oggetto si accese rapidamente, poi svanì quasi altrettanto rapidamente.

Dopo aver combinato diverse fonti di imaging, compresi i raggi X duri e le onde radio, il team multi-istituzionale ora ipotizza che i telescopi abbiano catturato il momento esatto in cui una stella è collassata per formare un oggetto compatto, come un buco nero o una stella di neutroni. I detriti stellari, avvicinandosi e roteando intorno all'orizzonte degli eventi dell'oggetto, causato il bagliore straordinariamente luminoso.

Questo raro evento aiuterà gli astronomi a comprendere meglio la fisica in gioco nei primi momenti della creazione di un buco nero o di una stella di neutroni. "Pensiamo che 'The Cow' sia la formazione di un buco nero in crescita o di una stella di neutroni, " ha detto Raffaella Margutti della Northwestern, che ha condotto la ricerca. "Sappiamo dalla teoria che i buchi neri e le stelle di neutroni si formano quando una stella muore, ma non li abbiamo mai visti subito dopo la loro nascita. Mai."

Margutti presenterà le sue scoperte al 233° meeting dell'American Astronomical Society il 10 gennaio a Seattle. La ricerca sarà poi pubblicata nel Giornale Astrofisico .

Margutti è assistente professore di fisica e astronomia al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e membro del CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics), un centro di ricerca dotato della Northwestern focalizzato sull'avanzamento degli studi di astrofisica con un'enfasi sulle connessioni interdisciplinari.

La mucca curiosa

Dopo essere stato individuato per la prima volta, La mucca ha catturato l'interesse internazionale immediato e ha lasciato gli astronomi a grattarsi la testa. "Abbiamo pensato che dovesse essere una supernova, " ha detto Margutti. "Ma ciò che abbiamo osservato ha sfidato le nostre attuali nozioni di morte stellare".

Per uno, l'anomalia era innaturalmente brillante, da 10 a 100 volte più luminosa di una tipica supernova. Si è anche acceso ed è scomparso molto più velocemente di altre esplosioni stellari conosciute, con particelle che volano a 30, 000 chilometri al secondo (o il 10 percento della velocità della luce). In soli 16 giorni, l'oggetto aveva già emesso la maggior parte della sua potenza. In un universo in cui alcuni fenomeni durano milioni e miliardi di anni, due settimane equivalgono a un battito di ciglia.

"Abbiamo capito subito che questa sorgente è passata da inattiva a massima luminosità in pochi giorni, " Ha detto Margutti. "Questo è stato sufficiente per entusiasmare tutti perché era così insolito e, per gli standard astronomici, era molto vicino».

Utilizzando l'accesso di Northwestern alle strutture di osservazione presso il W.M. L'Osservatorio Keck alle Hawaii e l'Osservatorio MMT in Arizona, così come l'accesso remoto al telescopio SoAR in Cile, Margutti ha dato un'occhiata più da vicino al trucco dell'oggetto. Margutti e il suo team hanno esaminato la composizione chimica della mucca, trovando prove evidenti di idrogeno ed elio, che escludeva modelli di oggetti compatti che si fondono, come quelli che producono onde gravitazionali.

Strategia completa

Gli astronomi hanno tradizionalmente studiato le morti stellari nella lunghezza d'onda ottica, che utilizza i telescopi per catturare la luce visibile. La squadra di Margutti, d'altra parte, utilizza un approccio più completo. Il suo team ha visto l'oggetto con i raggi X, raggi X duri (che sono 10 volte più potenti dei normali raggi X), onde radio e raggi gamma. Ciò ha permesso loro di continuare a studiare l'anomalia molto tempo dopo che la sua luminosità visibile iniziale era svanita.

Dopo che ATLAS ha individuato l'oggetto, Il team di Margutti ha rapidamente ottenuto osservazioni di follow-up di The Cow con il Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) della NASA e i laboratori di raggi X duri INTEGRAL, raggi X morbidi a XMM-Newton e antenne radio al Very Large Array verso The Cow.

Margutti attribuisce la relativa nudità della Mucca al potenziale svelamento di questo mistero intergalattico. Sebbene le stelle possano collassare continuamente in buchi neri, la grande quantità di materiale attorno ai buchi neri appena nati blocca la visione degli astronomi. Fortunatamente, circa 10 volte meno materiale espulso turbinava intorno alla mucca rispetto a una tipica esplosione stellare. La mancanza di materiale ha permesso agli astronomi di scrutare direttamente il "motore centrale" dell'oggetto, " che si è rivelato come un probabile buco nero o stella di neutroni.

"Una 'lampadina' si trovava nel profondo del materiale espulso dell'esplosione, " Ha detto Margutti. "Sarebbe stato difficile vedere questo in una normale esplosione stellare. Ma la mucca aveva pochissima massa espulsa, che ci ha permesso di visualizzare direttamente la radiazione del motore centrale."

vicino galattico

Il team di Margutti ha anche beneficiato della relativa vicinanza della stella alla Terra. Anche se era annidato nella lontana galassia nana chiamata CGCG 137-068, gli astronomi lo considerano "dietro l'angolo".

"Duecento milioni di anni luce sono vicini per noi, a proposito, " Ha detto Margutti. "Questo è l'oggetto transitorio più vicino di questo tipo che abbiamo mai trovato."

Il team di Margutti alla Northwestern comprende lo studente laureato Aprajita Hajela, dottorandi Giacomo Terreran, Deanne Coppejans e Kate Alexander (che è una Hubble Fellow), e lo studente universitario del primo anno Daniel Brethauer.

"Avere l'opportunità di contribuire a qualcosa di così innovativo e internazionale come la comprensione di AT2018cow come studente universitario è un'esperienza surreale, " Ha detto Brethauer. "Avere aiutato gli esperti del mondo a capire cosa sia AT2018cow anche nel più piccolo dei modi è andato oltre le mie più rosee aspettative all'inizio dell'estate e qualcosa che ricorderò per il resto della mia vita".