Trovati indizi nelle rovine di un’antica stella morta con Chandra della NASA

Conducendo una “archeologia delle supernova”, gli astronomi hanno scoperto diversi elementi nei venti che si allontanano da un buco nero.

 

 

Spesso si pensa che l’archeologia si svolga nelle profondità della giungla o all’interno di antiche piramidi. Tuttavia, un team di astronomi ha dimostrato di poter utilizzare le stelle e i resti che lasciano dietro di sé per condurre un tipo speciale di archeologia nello spazio.

Estraendo i dati dell’osservatorio a raggi X Chandra della NASA, il team di astronomi ha studiato le reliquie che una stella ha lasciato dopo l’esplosione. Questa “archeologia delle supernove” ha scoperto importanti indizi su una stella che si è autodistrutta, probabilmente più di un milione di anni fa.

Oggi, il sistema chiamato GRO J1655-40 contiene un buco nero con quasi sette volte la massa del Sole e una stella con circa la metà della massa. Tuttavia, non è sempre stato così.

Originariamente il GRO J1655-40 aveva due stelle splendenti.

La più massiccia delle due stelle, tuttavia, ha bruciato tutto il suo combustibile nucleare e poi è esplosa in quella che gli astronomi chiamano una supernova.

I detriti della stella distrutta sono poi piovuti sulla stella compagna in orbita attorno ad essa, come mostrato nell’illustrazione.

Con i suoi strati esterni espulsi, tra cui alcuni che colpirono la sua vicina, il resto della stella esplosa collassò su se stessa e formò il buco nero che esiste oggi.

La separazione tra il buco nero e il suo compagno si sarebbe ridotta nel tempo a causa della perdita di energia dal sistema, principalmente attraverso la produzione di onde gravitazionali.

Quando la separazione è diventata abbastanza piccola, il buco nero, con la sua forte attrazione gravitazionale, ha iniziato a estrarre materia dalla sua compagna, strappando via parte del materiale originariamente depositato dalla sua stella madre esplosa.

Mentre la maggior parte di questo materiale è affondato nel buco nero, una piccola quantità di esso è caduta in un disco che orbita attorno al buco nero.

Attraverso gli effetti di potenti campi magnetici e attrito nel disco, il materiale viene inviato nello spazio interstellare sotto forma di potenti venti.

È qui che entra in gioco la caccia archeologica ai raggi X. Gli astronomi hanno usato Chandra per osservare il sistema GRO J1655-40 nel 2005, quando era particolarmente luminoso nei raggi X.

Chandra ha rilevato le firme dei singoli elementi trovati nei venti del buco nero ottenendo spettri dettagliati – che forniscono luminosità dei raggi X a diverse lunghezze d’onda – incorporati nella luce a raggi X. Alcuni di questi elementi sono evidenziati nello spettro mostrato nel riquadro.

Il team di astronomi che ha scavato tra i dati di Chandra è stato in grado di ricostruire le caratteristiche fisiche chiave della stella che è esplosa dagli indizi impressi nella luce a raggi X, confrontando gli spettri con i modelli computerizzati di stelle che esplodono come supernove.

Hanno scoperto che, sulla base della quantità di 18 diversi elementi nel vento, la stella distrutta da tempo nella supernova era circa 25 volte la massa del Sole, ed era molto più ricca di elementi più pesanti dell’elio rispetto al Sole.

Questa analisi apre la strada a ulteriori studi di archeologia delle supernovae utilizzando altre esplosioni di sistemi stellari doppi.

Un articolo che descrive questi risultati intitolato “Supernova Archaeology with X-Ray Binary Winds: The Case of GRO J1655−40” è stato pubblicato su The Astrophysical Journal nel maggio 2024.

Credito illustrativo: NASA/CXC/SAO/M. Weiss