Collisioni cosmiche per anelli ai raggi X

Un anello di sorgenti a raggi X che circonda una galassia. Questo il panorama che è apparso agli occhi del telescopio ad alte energie della NASA di nome Chandra. Lo studio, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal e guidato da Anna Wolter dell’INAF di Milano, suggerisce che a formare questo tipo di anelli siano sistemi binari in cui sono presenti buchi neri o stelle di neutroni particolarmente luminosi alle alte energie, e che la struttura si sia formata a seguito della collisione tra due galassie.

Nell’immagine sono stati sovrapposti i dati raccolti dal telescopio Chandra, nei raggi X (rappresentati con il colore violetto), e quelli in banda ottica provenienti dal telescopio spaziale Hubble (in rosso, verde e blu). La galassia si chiama AM 0644-741 e le immagini ad alta energia hanno evidenziato la presenza di un grande numero di sorgenti molto luminose disposte in un anello che la circonda. Le tre ricercatrici italiane che compongono il team ritengono che queste sorgenti corrispondano a sistemi binari in cui una delle due stelle è un buco nero o una stella di neutroni e che la forma ad anello sia dovuta all’interazione con un’altra galassia, probabilmente quella che si trova in basso a sinistra nel campo di vista. Secondo le astronome, l’interazione gravitazionale tra le due galassie avrebbe formato un anello di gas in espansione attorno ad AM 0644-741, che avrebbe a sua volta innescato la nascita di nuove stelle.

I sistemi binari in cui è presente un buco nero o una stella di neutroni sono particolarmente brillanti nei raggi X perché la materia rubata dalla stella compatta alla compagna cadendo si riscalda e diventa luminosa nelle alte energie. Nello specifico, quelle osservate sono tutte abbastanza luminose da essere classificate come sorgenti a raggi X ultra-luminose, una classe di oggetti che produce da qualche centinaia a migliaia di volte più radiazione a raggi X rispetto alla maggior parte dei sistemi binari che emettono luce ad alte energie. Fino a poco tempo fa si riteneva che questo tipo di sorgenti fossero riconducibili a buchi neri di massa intermedia, ovvero con masse pari a centinaia di volte quella del Sole, ma ora sappiamo che la loro emissione è associata anche a stelle di neutroni. L’identità di queste sorgenti disposte ad anello, per ora, rimane incerta.

Non tutte le sorgenti a raggi X in questa immagine si trovano distribuite lungo l’anello di AM 0644-741. Una di queste è un buco nero molto vorace che si trova molto più lontano, a circa 9.1 miliardi di anni luce da noi. Nell’articolo, le ricercatrici hanno utilizzato i dati raccolti da Chandra per studiare anche altre galassie che presentano strutture simili ad anello, trovando in tutto 63 sorgenti alle alte energie in 7 galassie. Di queste 50 sono risultate essere ultra-luminose. Le autrici sottolineano come questo tipo di galassie con anelli di gas e stelle ospitino un numero di sorgenti ai raggi X ultra-luminose molto superiore rispetto ad altre.