Sistema binario ai raggi gamma individuato nella Grande nube di Magellano


Individuato dal telescopio spaziale Fermi della NASA un raro sistema binario che emette intensa radiazione gamma. Formato da una stella massiccia e da una stella di neutroni, è il primo mai scoperto al di fuori della Via Lattea: si trova nella Grande Nube di Magellano, a 163 mila anni luce da noi.


Guardatelo. È nell’animazione video, realizzata per l’occasione dagli scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA.

È un sistema binario, e fin qui nulla di strano: l’universo ne è pieno. Ma questo è particolare: è un raro esemplare di binaria gamma. Più unico che raro: è infatti il solo a oggi mai individuato al di fuori della nostra galassia. Descritto sulle pagine del numero che uscirà domani, primo ottobre, di The Astrophyisical Journal, LMC P3 – questo il suo nome in codice – è stato scoperto grazie al telescopio spaziale Fermi della NASA, che già ne aveva individuati altri quattro nella Via lattea.

Si trova nella Grande Nube di Magellano, una piccola – a dispetto del nome – galassia nella periferia della Via Lattea, a circa 163 mila anni luce di distanza da noi. Ed è situato (vedi il circoletto giallo nell’immagine di apertura) nel cuore di una nube in espansione di residui dell’esplosione di una supernova.

Un sistema binario, dicevamo. Formato dunque da due oggetti, in rotazione l’uno attorno all’altro. Il più massiccio dei due, quello rappresentato dalla sfera azzurra, è una grande stella calda. Molto grande e molto calda: la sua massa è stimata fra le 25 e le 40 masse solari, e la temperatura in superficie tocca i 33 mila gradi – sei volte più calda di quella del Sole. Il secondo, la sferetta viola, potrebbe essere una stella di neutroni. O un buco nero. Per decidere quale dei due dovremmo sapere come siamo posizionati rispetto al sistema: se un po’ taglio, come nell’animazione, i dati suggeriscono che sia una stella di neutroni; se invece lo stessimo osservando “dall’alto”, è probabile che si tratti d’un oggetto più massiccio, dunque un buco nero. Ma non lo sappiamo, dunque resta l’incertezza sulla sua natura.

Grazie ai dati di Fermi e di altri telescopi reclutati in seguito alla scoperta (Swift per osservare l’oggetto in banda X, l’Australia Telescope Compact Array in banda radio e altri due telescopi per la luce visibile, il Southern Astrophysical Research Telescope di Cerro Pachón, in Chile, e il South African Astronomical Observatory vicino a Cape Town) sappiamo comunque parecchie cose. Ne conosciamo il periodo di rotazione, pari a 10.3 giorni (vedi grafico qui sotto). Ed è stato notato che l’emissione gamma e quella X sono sfasate: una raggiunge l’apice quando l’altra tocca il minimo, e viceversa.

Nelle binarie gamma, si ritiene che la “compagna compatta” – dunque la stella di neutroni, o il buco nero – produca un proprio “vento”, costituito da elettroni accelerati a velocità prossime a quella della luce. L’interazione fra le emissioni genera raggi X e onde radio, emissioni che ci appaiono più intense quando la “compagna compatta” sta percorrendo il tratto di orbita più vicino alla Terra.

La curva di luce di LMC P3.

Lo stesso vento di elettroni emette anche raggi gamma, ma attraverso un meccanismo differente: quando i fotoni provenienti dalla stella entrano in collisione con gli elettroni ad alta energia, ne ricevono una sorta di spinta che li porta a un livello energetico superiore, quello appunto dei raggi gamma. Noto come effetto Compton inverso, questo processo, al contrario di quello precedente, produce più raggi gamma quando la “compagna compatta” passa vicino alla stella sul lato opposto rispetto al nostro punto di vista.

«La Grande Nube di Magellano si conferma una galassia molto interessante per gli astronomi gamma», commenta Patrizia Caraveo, direttrice dello IASF di Milano e responsabile per INAF della missione Fermi. «Prima abbiamo scoperto che ospita il pulsar più luminoso in raggi gamma (è il secondo più energetico della popolazione dei pulsar noti) e ora apprendiamo che detiene anche il record per la sorgente gamma binaria più brillante. Il risultato è frutto di un lungo lavoro iniziato con la ricerca di periodicità in centinaia di sorgenti gamma del terzo catalogo di Fermi e continuato con campagne X, ottiche e radio per chiarire la natura della sorgente che è un sistema binario con periodo di 10.3 giorni formato da una stella massiva e una stella di neutroni. I sistemi binari non sono sorgenti “comuni” nel catalogo Fermi, se ne conoscono appena una manciata, e la prima binaria gamma extragalattica non è certo un oggetto banale».

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