I telescopi spaziali ad alta energia dell'ESA Integral e XMM-Newton hanno aiutato a trovare una fonte di potenti raggi X al centro di un'esplosione stellare senza precedenti e in rapida evoluzione che è apparsa improvvisamente nel cielo all'inizio di quest'anno.

Il telescopio ATLAS alle Hawaii ha individuato per primo il fenomeno, da allora denominata AT2018cow, il 16 giugno. Subito dopo, gli astronomi di tutto il mondo stavano puntando molti telescopi spaziali e terrestri verso l'oggetto celeste appena scoperto, situato in una galassia a circa 200 milioni di anni luce di distanza.

Presto si resero conto che si trattava di qualcosa di completamente nuovo. In soli due giorni l'oggetto ha superato la luminosità di qualsiasi supernova osservata in precedenza:una potente esplosione di una stella massiccia invecchiata che espelle la maggior parte del suo materiale nello spazio circostante, spazzando via la polvere e i gas interstellari nelle sue vicinanze.

Una nuova carta, accettato per la pubblicazione in Giornale Astrofisico , presenta le osservazioni dei primi 100 giorni di esistenza dell'oggetto, coprendo l'intero spettro elettromagnetico dell'esplosione dalle onde radio ai raggi gamma.

Le analisi, che include osservazioni da ESA's Integral e XMM-Newton, così come i telescopi spaziali NuSTAR e Swift della NASA, ha trovato una fonte di raggi X ad alta energia nelle profondità dell'esplosione.

Il comportamento di questa fonte, o motore, come si evince dai dati, suggerisce che lo strano fenomeno potrebbe essere un buco nero nascente o una stella di neutroni con un potente campo magnetico, aspirare il materiale circostante.

"L'interpretazione più eccitante è che potremmo aver visto per la prima volta la nascita di un buco nero o di una stella di neutroni, " dice Raffaella Margutti della Northwestern University, STATI UNITI D'AMERICA, autore principale dell'articolo.

"Sappiamo che i buchi neri e le stelle di neutroni si formano quando le stelle collassano ed esplodono come una supernova, ma mai prima d'ora ne abbiamo visto uno proprio al momento della nascita, " aggiunge il coautore Indrek Vurm dell'Osservatorio di Tartu, Estonia, che ha lavorato alla modellazione delle osservazioni.

L'esplosione della mucca AT2018 non è stata solo da 10 a 100 volte più luminosa di qualsiasi altra supernova osservata in precedenza:ha anche raggiunto il picco di luminosità molto più velocemente di qualsiasi altro evento precedentemente noto, in pochi giorni rispetto alle solite due settimane.

Integral ha effettuato le prime osservazioni del fenomeno circa cinque giorni dopo la sua segnalazione e ha continuato a monitorarlo per 17 giorni. I suoi dati si sono rivelati cruciali per la comprensione dello strano oggetto.

"L'integrale copre una gamma di lunghezze d'onda che non è coperta da nessun altro satellite, "dice Erik Kuulkers, Scienziato di progetto integrale presso l'ESA. "Abbiamo una certa sovrapposizione con NuSTAR nella parte dello spettro dei raggi X ad alta energia, ma possiamo vedere energie più elevate, pure."

Quindi, mentre i dati di NuSTAR hanno rivelato lo spettro dei raggi X duri in modo molto dettagliato, con Integral gli astronomi sono stati in grado di vedere interamente lo spettro della sorgente, compreso il suo limite superiore alle energie dei raggi gamma molli.

"Abbiamo visto una sorta di protuberanza con un taglio netto nello spettro all'estremità ad alta energia, "dice Volodymyr Savchenko, un astronomo all'Università di Ginevra, Svizzera, che ha lavorato sui dati integrali. "Questo urto è un componente aggiuntivo della radiazione rilasciata da questa esplosione, splendente attraverso un opaco, o otticamente denso, medio."

"Questa radiazione ad alta energia molto probabilmente proveniva da un'area di plasma molto caldo e denso che circondava la sorgente, " aggiunge Carlo Ferrigno, anche dell'Università di Ginevra.

Poiché Integral ha continuato a monitorare l'esplosione della mucca AT2018 per un periodo di tempo più lungo, i suoi dati sono stati anche in grado di mostrare che il segnale a raggi X ad alta energia stava gradualmente svanendo.

Raffaella spiega che questa radiazione di raggi X ad alta energia che è andata via era la cosiddetta radiazione ritrattata, radiazione proveniente dalla sorgente che interagiva con il materiale espulso dall'esplosione. Mentre il materiale si allontana dal centro dell'esplosione, il segnale diminuisce gradualmente e alla fine scompare completamente.

In questo segnale, però, gli astronomi sono stati in grado di trovare schemi tipici di un oggetto che attinge materia dall'ambiente circostante, un buco nero o una stella di neutroni.

"Questa è la cosa più insolita che abbiamo osservato in AT2018cow ed è sicuramente qualcosa di senza precedenti nel mondo degli eventi astronomici transitori esplosivi, "dice Raffaella.

Nel frattempo, XMM-Newton ha osservato questa insolita esplosione due volte nei primi 100 giorni della sua esistenza. Ha rilevato la parte a bassa energia della sua emissione di raggi X, quale, secondo gli astronomi, proviene direttamente dal motore al centro dell'esplosione. A differenza dei raggi X ad alta energia provenienti dal plasma circostante, i raggi X a bassa energia dalla sorgente sono ancora visibili.

Gli astronomi prevedono di utilizzare XMM-Newton per eseguire un'osservazione di follow-up in futuro, che consentirà loro di comprendere in modo più dettagliato il comportamento della fonte per un periodo di tempo più lungo.

"Stiamo continuando ad analizzare i dati XMM-Newton per cercare di capire la natura della fonte, " afferma la coautrice Giulia Migliori dell'Università di Bologna, Italia, che ha lavorato sui dati a raggi X. "L'accrescimento dei buchi neri lascia impronte caratteristiche nei raggi X, che potremmo essere in grado di rilevare nei nostri dati."

"Questo evento è stato completamente inaspettato e mostra che ci sono molte cose che non capiamo completamente, "dice Norbert Schartel, Scienziato del progetto XMM-Newton dell'ESA. "Un satellite, uno strumento solo, non sarebbe mai in grado di comprendere un oggetto così complesso. Le intuizioni dettagliate che siamo stati in grado di raccogliere sul funzionamento interno della misteriosa esplosione della mucca AT2018 sono state realizzabili solo grazie all'ampia cooperazione e alla combinazione di molti telescopi".