Stelle ultradense: osservata collisione in una minuscola galassia

La NASA scopre lo scontro di stelle ultradense estreme in un sito inaspettato

Una serie di missioni della NASA ha probabilmente scoperto una collisione tra due stelle ultradense in una minuscola galassia immersa in un’enorme corrente di gas. Gli astronomi non avevano mai osservato prima un evento esplosivo di questo tipo in un ambiente come questo, e potrebbe contribuire a risolvere due misteri cosmici di grande attualità. Un articolo che descrive questi risultati è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Le stelle di neutroni sono i nuclei lasciati da una stella molto più pesante del Sole che, esaurendo il suo combustibile, collassa su se stessa e poi esplode. Sono piccole (hanno un diametro di appena una dozzina di chilometri) ma leggermente più massicce del Sole, il che le rende incredibilmente dense. Gli astronomi le considerano tra gli oggetti più estremi dell’universo.

Negli ultimi anni, gli astronomi hanno raccolto dati sulle collisioni, o fusioni, di due stelle di neutroni all’interno di galassie di medie o grandi dimensioni. Quest’ultima scoperta, tuttavia, mostra che una collisione tra stelle di neutroni può avvenire anche all’interno di una galassia di piccole dimensioni.

“Trovare una collisione di stelle di neutroni dove l’abbiamo trovata è una svolta”, ha affermato Simone Dichiara della Penn State University, che ha guidato lo studio. “Potrebbe essere la chiave per risolvere non uno, ma due importanti interrogativi dell’astrofisica”.

Il primo enigma che questa posizione senza precedenti per una collisione di stelle di neutroni potrebbe spiegare è il fatto che i lampi gamma (GRB), che possono essere prodotti dal collasso di due stelle di neutroni, a volte non compaiono nel nucleo di una galassia, o di nessuna galassia in generale. L’altra domanda a cui questo risultato potrebbe rispondere è come elementi come oro e platino siano stati trovati in stelle situate a grandi distanze dai centri delle galassie.

Questa collisione di stelle di neutroni si è inaspettatamente verificata in una minuscola galassia, a circa 4,7 miliardi di anni luce di distanza, immersa in un flusso di gas che si estende per circa 600.000 anni luce. (Per contestualizzare, la nostra galassia, la Via Lattea, ha un diametro di circa 100.000 anni luce.) Questo flusso si è probabilmente creato quando un gruppo di galassie si è scontrato centinaia di milioni di anni fa, strappando gas e polvere dalle galassie e lasciandoli nello spazio intergalattico.

“Abbiamo trovato una collisione nella collisione”, ha detto la coautrice Eleonora Troja dell’Università di Roma. “La collisione galattica ha innescato un’ondata di formazione stellare che, nel corso di centinaia di milioni di anni, ha portato alla nascita e alla successiva collisione di queste stelle di neutroni”.

Per scoprire l’evento denominato GRB 230906A, verificatosi il 6 settembre 2023, gli astronomi hanno avuto bisogno di diversi telescopi della NASA, tra cui l’osservatorio a raggi X Chandra, il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi, l’osservatorio Swift di Neil Gehrels e il telescopio spaziale Hubble.

Fermi scoprì la collisione tra stelle di neutroni captando il segnale distintivo di un’esplosione di lampi gamma, o GRB. Dopo aver utilizzato l’InterPlanetary Network per ricavare una posizione preliminare della sorgente di Fermi, gli astronomi ebbero bisogno della visione acuta di Chandra, Swift e Hubble per individuare con maggiore precisione la posizione dell’oggetto. Le missioni della NASA fanno parte di una rete mondiale in crescita che osserva questi cambiamenti, per risolvere i misteri del funzionamento dell’universo.

“La localizzazione precisa dei raggi X di Chandra ha reso possibile questo studio”, ha affermato il coautore Brendan O’Connor, ricercatore post-dottorato McWilliams presso la Carnegie Mellon University. “Senza di essa, non avremmo potuto collegare il lampo a una fonte specifica. E una volta che Chandra ci ha indicato esattamente dove guardare, la straordinaria sensibilità di Hubble ha rivelato la minuscola, estremamente debole galassia in quella posizione. Siamo stati in grado di fare questa scoperta solo dopo aver messo insieme tutti i pezzi.”

Questa scoperta potrebbe spiegare perché alcuni GRB non sembrano avere galassie ospiti. Questo risultato implica che alcune galassie ospiti sono troppo piccole e deboli per essere viste nella maggior parte delle immagini ottiche degli osservatori terrestri.

L’insolita posizione di GRB 230906A potrebbe anche aiutare a spiegare come gli astronomi abbiano individuato elementi come oro e platino in stelle a distanze relativamente grandi dalle galassie. Si ritiene generalmente che tali stelle siano più vecchie e si siano formate da gas che ha avuto meno tempo per arricchirsi di elementi pesanti a seguito di esplosioni di supernova.

Attraverso una catena di reazioni nucleari, una collisione tra due stelle di neutroni può produrre elementi pesanti come oro e platino, come gli astronomi hanno osservato in una collisione ben documentata nel 2017. Eventi come GRB 230906A potrebbero generare elementi come questi e diffonderli nella periferia delle galassie, per poi comparire nelle future generazioni di stelle.

Una spiegazione alternativa per l’esplosione è che si trovi in una galassia molto più distante, dietro il gruppo di galassie. Il team ritiene che questa sia una spiegazione meno probabile rispetto all’idea di una galassia minuscola.

Il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama, gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, nel Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, nel Massachusetts.

Fonte: NASA