Quando stelle come il nostro Sole consumano tutto il loro carburante, collassano per formare nane bianche. A volte tali stelle morte tornano in vita in un'esplosione surriscaldata e formano una palla di fuoco di raggi X. Un gruppo di ricerca di diversi istituti tedeschi è stato in grado di osservare per la prima volta una tale esplosione di radiazioni X.
"In un certo senso è stata una buona coincidenza", spiega Ole Koenig dell'Istituto Astronomico della FAU. "Questi lampi di raggi X durano solo poche ore e sono quasi impossibili da prevedere, e lo strumento di osservazione deve essere puntato direttamente sull'esplosione in un momento specifico", spiega l'astrofisico.
In questo caso, uno strumento del genere è il telescopio a raggi X eROSITA, che ora si trova a 1,5 milioni di km dalla Terra e dal 2019 monitora il cielo alla ricerca di raggi X morbidi. Il 7 luglio 2020 ha registrato una forte emissione di raggi X in quella regione del cielo, che quattro ore prima era completamente invisibile. Quando il telescopio a raggi X ha rilevato lo stesso punto nel cielo quattro ore dopo, la radiazione era scomparsa. Ne consegue che l'esplosione di raggi X, che prima illuminava completamente il centro del rivelatore, avrebbe dovuto durare meno di 8 ore.
Tali lampi di raggi X sono stati previsti da studi teorici più di 30 anni fa, ma non sono mai stati osservati direttamente fino ad ora. Queste palle di fuoco a raggi X si verificano sulla superficie di stelle che inizialmente erano di dimensioni paragonabili a quelle del Sole, ma poi hanno esaurito la maggior parte del loro combustibile idrogeno e poi elio in profondità all'interno dei loro nuclei. Questi cadaveri stellari collassano fino a diventare nane bianche di dimensioni simili alla Terra ma con una massa che potrebbe essere la stessa di quella del nostro Sole.
"Queste cosiddette nuove stelle si formano continuamente, ma è molto difficile rilevarle nei primi momenti in cui viene emessa la maggior parte dei raggi X", aggiunge il dottor Viktor Doroshenko dell'Università di Tubinga. "La difficoltà non è solo la breve durata del flash, ma anche il fatto che lo spettro dei raggi X emessi è molto morbido. I raggi X molli non sono molto energetici e sono facilmente assorbiti dal mezzo interstellare, quindi non possiamo vedere molto lontano in questo intervallo, che limita il numero di oggetti osservabili. I telescopi di solito sono progettati per funzionare con i raggi X più duri, dove l'assorbimento è meno importante, e per questo motivo potrebbero perdere un evento del genere".
Poiché queste stelle bruciate sono composte principalmente da ossigeno e carbonio, possiamo paragonarle a diamanti giganti delle dimensioni della Terra che galleggiano nello spazio.Tuttavia, la radiazione è ancora così debole che è difficile da rilevare dalla Terra.
Cioè, fino a quando la nana bianca non è accompagnata da una stella che sta ancora bruciando, e quando l'immensa attrazione gravitazionale della nana bianca attira l'idrogeno dalla stella compagna. "In seguito, questo idrogeno può raccogliere e formare uno strato spesso solo pochi metri sulla superficie della nana bianca", spiega l'astrofisico della FAU Jorn Wilms. In questo strato, l'enorme attrazione gravitazionale crea un'enorme pressione, che è così grande da far riaccendere la stella. Come risultato di una reazione a catena, si verifica presto una potente esplosione, durante la quale lo strato di idrogeno viene spazzato via. La radiazione di raggi X di tale esplosione ha colpito i rivelatori eROSITA il 7 luglio 2020, creando un'immagine sovraesposta.
"Utilizzando i calcoli del modello, siamo stati in grado di analizzare ulteriormente l'immagine sovraesposta durante il complesso processo per ottenere uno sguardo dietro le quinte dell'esplosione della nana bianca", hanno affermato i ricercatori.
Secondo i risultati ottenuti, la massa della nana bianca è approssimativamente uguale alla massa del Sole ed è quindi relativamente grande. L'esplosione ha creato una palla di fuoco con una temperatura di circa 327 K (54 C), che la rende circa 60 volte più calda del Sole. Quando queste nuove stelle esauriscono il carburante abbastanza rapidamente, si raffreddano rapidamente e l'emissione di raggi X diventa più debole fino a quando alla fine si trasforma in luce visibile, che ha raggiunto la Terra mezza giornata dopo il rilevamento di eROSITA ed è stata vista dai telescopi ottici. Poiché queste nuove stelle sono visibili solo dopo un'esplosione di raggi X, tali lampi sono molto difficili da prevedere e trovarli nei rivelatori di raggi X è in gran parte una questione di fortuna.
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