Utilizzando gli osservatori spaziali Swift e Chandra della NASA, gli astronomi hanno studiato una pulsar a raggi X ultraluminosa nota come M51 ULX-7. Lo studio, dettagliato in un documento pubblicato il 16 febbraio sul server di prestampa arXiv, getta più luce sulla variabilità dei raggi X di questa sorgente.

Le sorgenti di raggi X ultraluminose (ULX) sono sorgenti puntiformi nel cielo che sono così luminose nei raggi X che ciascuna emette più radiazioni di 1 milione di soli emessi a tutte le lunghezze d'onda. Sebbene siano meno luminosi dei nuclei galattici attivi, sono più costantemente luminosi di qualsiasi processo stellare conosciuto.

Gli astronomi generalmente credono che a causa della loro luminosità, la maggior parte degli ULX sono buchi neri. Però, osservazioni recenti hanno scoperto che alcuni ULX mostrano pulsazioni coerenti. Queste fonti, note come pulsar a raggi X ultraluminose (ULXP), sono stelle di neutroni tipicamente meno massicce dei buchi neri. L'elenco degli ULP noti è ancora relativamente breve; così, studiare oggetti di questa classe è essenziale per i ricercatori che esplorano l'universo nei raggi X.

M51 ULX-7 è un ULXP che ospita una stella di neutroni che ruota con un periodo di spin di circa 2,8 secondi. È un sistema binario con un periodo di circa due giorni, esibendo una modulazione superorbitale con un periodo di circa 38-39 giorni. Un team di astronomi guidato da Georgios Vasilopoulos dell'Università di Yale ha esaminato più da vicino la variabilità superorbitale e orbitale di M51 ULX-7 analizzando i dati d'archivio di Chandra e Swift.

"Abbiamo studiato la variabilità di M51 ULX-7, l'unico ULXP con un'orbita che può essere continuamente monitorata da osservatori a raggi X, " scrivono gli astronomi sul giornale.

Le osservazioni mostrano che M51 ULX-7 era in uno stato di basso flusso esteso. Gli astronomi suppongono che lo stato osservato potrebbe essere correlato a una transizione dell'elica o potrebbe indicare un periodo superorbitale variabile come quelli di altre pulsar in accrescimento.

Per di più, lo studio ha rilevato cali periodici nella curva di luce dei raggi X Chandra di M51 ULX-7. Sono associati al periodo orbitale binario. Questa è la prima volta che tali cali sono stati identificati in un ULXP.

Gli astronomi hanno aggiunto che l'origine fisica di questi cali rimane poco chiara; però, suggerisce una configurazione in cui il piano orbitale del sistema binario è più vicino a un orientamento di taglio.

I risultati suggeriscono che il tasso di accrescimento di massa in M51 ULX-7 è super-Eddington. I risultati hanno permesso al team di calcolare che l'orbita binaria dovrebbe cambiare di circa 0,3 secondi all'anno.

Nelle considerazioni conclusive, gli autori del documento hanno notato che la loro ricerca sottolinea la necessità di ulteriori studi sugli ULXP, in particolare il monitoraggio a lungo termine di tali fonti.

«Da un punto di vista osservativo, dimostra la necessità di lunghe osservazioni di monitoraggio di ULXP e ULX per identificare e confermare la presenza di caratteristiche legate alla modulazione orbitale. Tali sforzi combinati aiuterebbero a sviluppare una motivazione fisica, modello autoconsistente in grado di esplorare i motori centrali degli ULXP, " hanno concluso gli scienziati.

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