Maggio 20, 2022

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La stella di neutroni “Black Widow” impiega un’ora per orbitare attorno alla stella che sta arrostendo

Ingrandisci / Rappresentazione artistica di una stella di neutroni che si prepara a far esplodere la sua vicina con radiazioni.

Il nostro sole è solo in questa galassia, senza nessun compagno stretto in orbita con essa. Ma i sistemi stellari binari sono molto comuni e il nostro vicino più prossimo sembra essere un sistema stellare triplo. Considerando quanti diversi tipi di stelle esistono, molti sistemi multistellari hanno una peculiare miscela organica, con stelle giganti instabili che orbitano accanto a stelle relativamente regolari.

Nel numero di mercoledì di Nature, i ricercatori riportano una rarità: una stella di neutroni “vedova nera” che è abbastanza vicina alla sua compagna da farla esplodere di radiazioni. Se il processo continua, alla fine la stella evapora e muore. E per buona misura, la coppia ha anche una lontana compagna che è un’antica e rara stella nana.

Alla ricerca di anomalie

Sono iniziati i lavori sugli archivi Struttura di transito di Zwicky. ZTF è progettato per rilevare l’intero cielo nell’emisfero settentrionale ogni due giorni e utilizza un software per individuare tutto ciò che cambia. Spesso, questo potrebbe significare che qualcosa sta esplodendo: la stella si accende improvvisamente (in alcuni casi diventando visibile per la prima volta dalla Terra) perché è esplosa come una supernova.

Ma questa ricerca ha cercato cambiamenti transitori di luminosità: cose che periodicamente si accendessero e sbiadissero di nuovo. Spesso ciò è dovuto ai compagni in orbita e i ricercatori hanno utilizzato la loro ricerca per cercare specificamente binari vicini, in cui due stelle orbitano l’una intorno all’altra a distanze che si adattano perfettamente al nostro sistema solare. Poiché le due stelle si eclissano a vicenda dalla prospettiva terrestre, la quantità totale di luce che raggiunge la Terra cambierà periodicamente.

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Una delle cose emerse dal sondaggio si chiamava ZTF J1406 + 1222, ed era… strano. Le osservazioni di follow-up hanno confermato che la luce del sistema mostrava un andamento simile a un’onda sinusoidale, che saliva e scendeva regolarmente. Ma lo ha fatto con un programma breve, con una frequenza di poco più di un’ora. Questo comportamento non è stato causato dall’eclissi perché alcune lunghezze d’onda della luce hanno mostrato un cambiamento più significativo di altre: alcune lunghezze d’onda hanno subito una differenza di intensità di 13 volte in un ciclo di un’ora. Se ZTF J1406 + 1222 includesse un’eclissi stellare, la maggior parte delle lunghezze d’onda sperimenterebbe cambiamenti di intensità simili.

Dato che la spiegazione ovvia non sembra funzionare, i ricercatori si sono rivolti a spiegazioni meno ovvie ma comunque plausibili. E quella che prediligevano includeva anche una stella attorno alla quale orbitava un invisibile compagno vicino. Ma in questo caso, il compagno invisibile stava producendo abbondanti quantità di radiazioni che riscaldavano la stella. Questo processo produce essenzialmente una stella che ha un lato “giorno” che è immerso nella radiazione, quindi è più energico e luminoso, e il lato “notte” emette la luminosità interna della stella.

Quanta energia è necessaria per ottenere questo tipo di differenza di luminosità? I ricercatori lo stimano in unità di erg/sec del tutto inutili; Metti le unità che sono almeno in qualche modo comprensibili, possono essere circa 1012 megatoni al secondo. Il che, per la maggior parte degli standard, è un sacco di radiazioni.

ragni senza ragnatela

Ci sono solo poche cose che possono produrre questo tipo di radiazioni. I ricercatori hanno escluso le nane bianche, che producono molte radiazioni nella regione ultravioletta dello spettro. ZTF J1406 + 1222 non sembra avere un grande surplus lì, il che significa che una nana bianca è improbabile. Questo lascia una stella di neutroni come spiegazione più probabile.

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Questa non è la prima volta che viene osservato un sistema vicino a una stella di neutroni. Abbiamo visto abbastanza che hanno preso la loro terminologia. La prima persona identificata ha raccolto il nome.Pulsar Vedova Nera“in cui una stella di neutroni stava immergendo la sua compagna in una radiazione sufficiente a distruggerla. Successive scoperte di sistemi simili furono raggruppate nella classe delle binarie della vedova nera, che divenne un sottoinsieme della classificazione generale delle binarie di ragno.

Uno sguardo più da vicino a ZTF J1406 + 1222 ha mostrato che la stella ha linee di assorbimento dell’idrogeno nel suo spettro. Questo è abbastanza insolito, dato che la maggior parte delle stelle è costituita da idrogeno ad alta energia che fa gran parte dell’emissione. Ma in questo caso, la radiazione sembra aver allontanato una grande quantità di idrogeno dalla stella, dove può assorbire la radiazione dall’ambiente. Ciò è coerente con l’idea che questo sia il Black Widow System, dove la stella dovrebbe evaporare.

ZTF J1406 + 1222 sembra essere il duo di vedove nere più vicino identificato fino ad oggi e solleva domande su come si è formato. Ma queste domande vanno oltre la parte binaria del sistema della vedova nera. Le osservazioni hanno anche rivelato che una stella vicina è probabilmente legata gravitazionalmente, rendendola un sistema a tre stelle. E, naturalmente, anche questa stella è strana, appartiene a una classe chiamata (non me lo sto inventando) fantastici sub-nani. Questi sono molto antichi e contengono livelli molto bassi di elementi diversi da idrogeno ed elio.

Infine, non solo i singoli componenti di questo sistema sono strani, ma il sistema nel suo insieme è piuttosto strano. Il compagno esterno orbita intorno a 600 unità astronomiche (una AU è la distanza media tra la Terra e il Sole). A questa distanza, la forza gravitazionale è piccola e qualsiasi disturbo può rompere il sistema a tre stelle. Il che è particolarmente strano perché l’orbita del sistema si avvicina al nucleo galattico e potrebbe aver visto l’esplosione di una supernova quando si è formata la stella di neutroni, il che significa che ZTF J1406 + 1222 ha molte scuse per rompersi ora.

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Tutto ciò rafforza la conclusione principale di chi l’ha scoperto: lo ZTF J1406 + 1222 è un sistema interessante che merita molto monitoraggio aggiuntivo.

temperare la natura2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04551-1 (Informazioni sui DOI).