I ricercatori hanno utilizzato immagini a raggi X come questa per identificare la formazione di una magnetar. Colori diversi rappresentano diversi livelli di energia dei raggi X rilevati dall'Osservatorio a raggi X Chandra. Credito:Osservatorio a raggi X Chandra
Un ricercatore dell'Università dell'Arkansas fa parte di un team di astronomi che hanno identificato un'esplosione di emissione di raggi X da una galassia distante circa 6,5 miliardi di anni luce, che è coerente con la fusione di due stelle di neutroni per formare una magnetar, una grande stella di neutroni con un campo magnetico estremamente potente. Sulla base di questa osservazione, i ricercatori sono stati in grado di calcolare che fusioni come questa avvengono circa 20 volte all'anno in ogni regione di un miliardo di anni luce cubi.
Il gruppo di ricerca, che include Bret Lehmer, assistente professore di fisica presso l'Università dell'Arkansas, dati analizzati dall'Osservatorio a raggi X Chandra, Il telescopio a raggi X di punta della NASA.
L'indagine Chandra Deep Field-South include più di 100 osservazioni a raggi X di una singola area del cielo in un periodo di oltre 16 anni per raccogliere informazioni sulle galassie in tutto l'universo. Lehmer, che da 15 anni collabora con l'Osservatorio, collaborato con colleghi in Cina, Cile e Paesi Bassi, e alla Pennsylvania State University e all'Università del Nevada. Lo studio è stato pubblicato su Natura .
Una stella di neutroni è una piccola, stella molto densa, una media di circa 12 miglia di diametro. Le stelle di neutroni si formano dal collasso di una stella abbastanza massiccia da produrre una supernova, ma non abbastanza massiccio da diventare un buco nero. Quando due stelle di neutroni si fondono per diventare una magnetar, il campo magnetico risultante è 10 trilioni di volte più forte di un magnete da cucina.
"Le stelle di neutroni sono misteriose perché la materia in esse è estremamente densa e diversa da qualsiasi cosa riproducibile in laboratorio, " Ha spiegato Lehmer. "Non abbiamo ancora una buona comprensione dello stato fisico della materia nelle stelle di neutroni. Le fusioni che coinvolgono stelle di neutroni producono molti dati unici che ci forniscono indizi sulla natura delle stelle di neutroni stesse e su cosa succede quando si scontrano".
Una brillante esplosione di raggi X scoperta dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA probabilmente segnala la fusione di due stelle di neutroni:oggetti stellari densi pieni principalmente di neutroni. La fonte dei raggi X, soprannominato XT2, si trova nel Chandra Deep Field South (CDF-S), un piccolo lembo di cielo nella costellazione della Fornace. Il campo visivo più ampio mostra un'immagine ottica dal telescopio spaziale Hubble di una porzione del campo CDF-S, mentre l'inserto mostra un'immagine di Chandra focalizzata solo su XT2. Credito:raggi X:NASA/CXC/Univ. di Scienza e Tecnologia della Cina/Y. Xue et al.; Ottica:NASA/STScI
Una precedente scoperta della fusione di due stelle di neutroni, che ha utilizzato onde gravitazionali e raggi gamma per effettuare l'osservazione, ha dato agli astronomi una nuova visione di questi oggetti. Il team di ricerca ha utilizzato queste nuove informazioni per cercare modelli nei dati a raggi X dell'Osservatorio Chandra che fossero coerenti con ciò che hanno appreso sulla fusione delle stelle di neutroni.
I ricercatori hanno trovato un'esplosione di raggi X nei dati del sondaggio Chandra Deep Field-South. Dopo aver escluso altre possibili fonti dei raggi X, hanno determinato che i segnali provenivano dal processo di due stelle di neutroni che formano una magnetar.
"Un elemento chiave di prova è come il segnale è cambiato nel tempo, " ha detto Lehmer. "Ha avuto una fase luminosa che si è stabilizzata e poi è scesa in un modo molto specifico. Questo è esattamente quello che ti aspetteresti da una magnetar che sta rapidamente perdendo il suo campo magnetico a causa delle radiazioni".
Calcoli simili sulla velocità di fusione delle stelle di neutroni sono stati effettuati sulla base delle fusioni rilevate dalle onde gravitazionali e dai raggi gamma, rafforzando il caso per l'utilizzo di dati a raggi X per trovare tali eventi di fusione esotici nell'universo.
