Quando stelle come il nostro Sole consumano tutto il loro carburante, si rimpiccioliscono per formare nane bianche. A volte tali stelle morte tornano in vita in un’esplosione super calda e producono una esplosione di radiazioni X. Un gruppo di ricerca guidato dalla Friedrich-Alexander-Universität è stato ora in grado di osservare per la prima volta una tale esplosione di raggi X.
“In un certo senso è stata una coincidenza davvero fortunata,” ha spiegato Ole König dell’Istituto di Astronomia della FAU dell’Osservatorio Dr. Karl Remeis di Bamberg, che ha pubblicato un articolo su questa osservazione su Nature, insieme al Prof. Dr. Jörn Wilms e un gruppo di ricerca del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, dell’Università di Tubinga, dell’Universitat Politécnica de Catalunya di Barcellona e del Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam. “Questi lampi di raggi X durano solo poche ore e sono quasi impossibili da prevedere, ma lo strumento di osservazione deve essere puntato direttamente sull’esplosione esattamente al momento giusto,” ha sottolineato l’astrofisico.
Lo strumento in questo caso è il telescopio a raggi X eROSITA, che attualmente si trova a un milione e mezzo di km dalla Terra e dal 2019 scruta il cielo alla ricerca di raggi X molli. Il 7 luglio 2020 ha misurato una forte radiazione raggi X in un’area del cielo che era stata completamente in quiete 4 ore prima. Quando il telescopio a raggi X ha osservato la stessa posizione nel cielo 6 ore dopo, la radiazione era scomparsa: ne consegue che il flash a raggi X che in precedenza aveva sovraesposto completamente il centro del rivelatore doveva essere durato meno di 8 ore.
Esplosioni di raggi X come questa sono state previste dalla ricerca teorica più di 30 anni fa, ma non sono mai state osservate direttamente fino ad ora. Questi eventi si verificano sulla superficie delle stelle che originariamente erano di dimensioni paragonabili a quelle del Sole prima di consumare la maggior parte del loro combustibile fatto di idrogeno e successivamente di elio nelle profondità dei loro nuclei. Questi cadaveri stellari si restringono finché non diventano “nane bianche”, che sono di dimensioni simili alla Terra ma contengono una massa che può essere simile a quella del nostro Sole. “Un modo per immaginare queste proporzioni è pensare che il Sole abbia le stesse dimensioni di una mela, il che significa che la Terra avrebbe le stesse dimensioni di una testa di spillo che orbita attorno alla mela a una distanza di 10 metri,” ha spiegato Jörn Wilms.
I cadaveri stellari assomigliano a pietre preziose
D’altra parte, se si dovesse ridurre una mela alle dimensioni di una capocchia di spillo, questa minuscola particella manterrebbe il peso relativamente grande della mela. “Un cucchiaino di materia dall’interno di una nana bianca ha facilmente la stessa massa di un grande camion,” ha proseguito Jörn Wilms. Poiché queste stelle bruciate sono costituite principalmente da ossigeno e carbonio, possiamo confrontarle con diamanti giganteschi delle stesse dimensioni della Terra che fluttuano nello Spazio. Questi oggetti sotto forma di gemme preziose sono così caldi da brillare di bianco. Tuttavia, la radiazione è così debole che è difficile da rilevare dalla Terra, a meno che la nana bianca non sia accompagnata da una stella che sta ancora bruciando, e quando l’enorme attrazione gravitazionale della nana bianca preleva idrogeno dal guscio della stella che la accompagna. “Col tempo, questo idrogeno può accumularsi per formare uno strato spesso solo pochi metri sulla superficie della nana bianca,” ha evidenziato l’astrofisico della FAU Jörn Wilms. In questo strato, l’enorme attrazione gravitazionale genera un’enorme pressione che è così grande da far riaccendere la stella. In una reazione a catena, si arriva presto a un’enorme esplosione durante la quale lo strato di idrogeno viene spazzato via. La radiazione di raggi X di un’esplosione come questa è ciò che ha colpito i rivelatori di eROSITA il 7 luglio 2020 producendo un’immagine sovraesposta.
“Utilizzando i calcoli del modello che abbiamo originariamente elaborato supportando lo sviluppo dello strumento a raggi X, siamo stati in grado di analizzare l’immagine sovraesposta in modo più dettagliato durante un processo complesso per ottenere una visione dietro le quinte dell’esplosione di una nana bianca, o nova“, ha spiegato Jörn Wilms. Secondo i risultati, la nana bianca ha circa la massa del nostro Sole ed è quindi relativamente grande. L’esplosione ha generato una palla di fuoco con una temperatura di circa 327mila gradi, rendendola circa 60 volte più calda del Sole.
Poiché queste stelle esauriscono il carburante abbastanza rapidamente, si raffreddano rapidamente e la radiazione di raggi X si indebolisce fino a diventare luce visibile, che ha raggiunto la Terra mezza giornata dopo il rilevamento di eROSITA ed è stata osservata dai telescopi ottici. “Quindi è apparsa una stella apparentemente luminosa, che in realtà era la luce visibile dell’esplosione, e così luminosa da poter essere vista nel cielo notturno ad occhio nudo,” ha affermato Ole König.
Apparentemente stelle come questa sono state osservate in passato e sono state chiamate “nova stella” o “stella nuova” a causa del loro aspetto insolito. Poiché queste novae sono visibili solo dopo il lampo di raggi X, è molto difficile prevedere tali esplosioni ed è principalmente dovuto al caso quando colpiscono i rilevatori di raggi X. “Siamo stati davvero fortunati,” ha concluso Ole König.
