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Questa illustrazione mostra la sequenza per la formazione di una kilonova alimentata da magnetar. .1) Due stelle di neutroni orbitanti si avvicinano a spirale. 2) Si scontrano e si fondono, innescando un'esplosione che sprigiona più energia in mezzo secondo di quanta ne produrrà il Sole durante i suoi 10 miliardi di anni di vita. 3) La fusione forma una stella di neutroni ancora più massiccia chiamata magnetar, che ha un campo magnetico straordinariamente potente. 4) La magnetar deposita energia nel materiale espulso, facendolo brillare molto luminosamente, alle lunghezze d'onda dell'infrarosso. Crediti: NASA, ESA e D. Player (STScI)

Quando nell’infinità del cosmo accade che si scontrino due stelle di neutroni, ciò che ne risulta è un affascinante e catastrofica collisione, conosciuta come kilinova. Un esplosione cosmica che, anche se per breve tempo, sprigiona un energia tale da brillare 100 milioni di volte più del nostro Sole.

Le kilonovae sono un bagliore ottico e infrarosso derivante dal decadimento radioattivo di elementi pesanti e sono uniche per la fusione di due stelle di neutroni o per la fusione di una stella di neutroni con un piccolo buco nero.

 

Cosa nasce dallo scontro di due stelle di neutroni? Buchi neri o magnetar?

In genere da una collisione del genere, nascono dei buchi neri. Ma questa volta Hubble ha osservato qualcosa di davvero straordinario e particolare, che si è verificato subito dopo la collisione frontale delle due stelle di neutroni.

Questo evento infatti, ha sprigionato un’intensa ondata di raggi gamma, già osservata dagli astronomi in altri eventi stellari. Ciò che invece ha stupito i ricercatori, sono le inaspettate osservazioni del telescopio spaziale Hubble nel campo del vicino infrarosso.

Il flusso delle radiazioni, dai raggi X alle onde radio, emesse da quest’evento sarebbero potute sembrare del tutto normali. Ma Hubble ha mostrato che c’era qualcosa di anomalo nella radiazione infrarossa emessa dalla kilonova.

Secondo i ricercatori la spiegazione più plausibile per questa anomalia, è che le stelle di neutroni si siano fuse in qualcosa di molto diverso da un buco nero. La collisione potrebbe aver dato vita da una stella di neutroni ancora più massiccia. Un mostro che genera un campo magnetico molto potente e che per questo viene chiamata magnetar. La magnetar nata dalla collisione, ha espulso una grande quantità di energia, facendo registrare l’eccesso di luminosità nell’infrarosso.

 

Le osservazioni di Hubble presentano anomalie nell’infrarosso

Quello che i ricercatori hanno osservato, non è altro che ciò che ha raggiunto la Terra di un evento accaduto in realtà in un passato lontano. L’esplosione di raggi gamma che si è fatta notare quest’anno a maggio è stata rilevata dal Neil Gehrels Swift Observatory della NASA.

Gli scienziati si sono dunque precipitati a puntare i grandi telescopi in quella direzione, tra cui il telescopio spaziale Hubble della NASA, il radiotelescopio del Very Large Array, l’osservatorio WM Keck e la rete globale di telescopi dell’Osservatorio Las Cumbres, per studiare le conseguenze dell’esplosione e la galassia in cui tutto questo ha avuto luogo. È a sorprendere, tra tutti questi grandi telescopi, è stato proprio Hubble.

Hubble ha infatti registrato un’emissione nel vicino infrarosso 10 volte più luminosa del previsto. Questi risultati sfidano le teorie convenzionali su ciò che accade subito dopo un breve lampo di raggi gamma.

 

Una collisione spettacolare che ha dato vita a qualcosa di ancora più affascinante: la magnetar

Il ricercatore principale dello studio, Wen-fai Fong, della Northwestern University di Evanston, ha affermato: “è sorprendente per me che dopo 10 anni di studio dello stesso tipo di fenomeno, possiamo scoprire un comportamento senza precedenti come questo. Rivela solo la diversità delle esplosioni che l’universo è in grado di produrre, il che è molto eccitante.”

Fong e il suo team hanno discusso diverse possibilità per spiegare l’insolita luminosità che Hubble ha osservato. Le due stelle di neutroni che si sono fuse, in questo caso potrebbero essersi combinate per formare una magnetar.

 

Un campo magnetico davvero imponente

La magnetar produce delle linee di campo magnetico ancorate ad essa che si muovono a velocità impressionanti, producendo un vento magnetizzato. Questo campo magnetico così potente estrae l’energia rotazionale dalla magnetar, spingendola negli ejecta durante l’esplosione e facendola brillare più intensamente.

Dunque se la luminosità in eccesso osservata in questa kilonova proviene da una magnetar, nel giro di pochi anni il team si aspetta che l’esplosione produca luce nelle lunghezze d’onda radio. Le osservazioni radio di follow-up potrebbero dunque dimostrare che si trattava di una magnetar. Questo studio potrebbe dunque fornire un’osservazione della nascita di uno di questi particolari oggetti celesti.

Ph. Credit: NASA, ESA e D. Player (STScI)