Il microquasar SS 433

SS 433 è una stella binaria a raggi X posta a quasi 18.000 anni luce in direzione della costellazione dell’Aquila. La componente primaria è un buco nero oppure una stella di neutroni, mentre la compagna risulta, dall’analisi dello spettro, una stella di classe spettrale A in avanzata evoluzione. SS 433 è un microquasar, il primo mai identificato. SS 433 si trova al centro del resto di supernova W50 che si ritiene abbia un’età di circa 10.000 anni. La stella primaria è quanto rimane del nucleo collassato dopo l’esplosione della supernova. SS 433 ha una magnitudine apparente di 14 nello spettro visibile[6] ed è sia una sorgente di onde radio che di raggi X. Il nome del sistema è legato ai suoi scopritori: si trattava infatti del 433° oggetto del catalogo delle stelle con marcate linee di emissione redatto nel 1977 dagli astronomi Nicholas Sanduleak e Bruce Stephenson del Case Western Reserve.


La compagna sta cedendo massa ad un disco formatosi attorno alla componente principale. La materia, mentre precipita a spirale lungo il disco verso l’interno, aumenta di temperatura; tale riscaldamento causa l’emissione di intensi raggi X e getti di idrogeno surriscaldato in entrambe le direzioni lungo l’asse di rotazione del disco. La materia nei getti raggiunge il 26% della velocità della luce. Dal fatto che la compagna abbia vissuto più a lungo della primaria si deduce che quest’ultima avesse una massa iniziale inferiore, stimata tra le 3 e le 30 masse solari. Il periodo di rivoluzione delle due stelle è di 13,1 giorni.
I getti formano un angolo di circa 20° con l’asse di rotazione del disco. I getti e il disco sono soggetti ad un moto di precessione con un’inclinazione di circa 79° rispetto ad una linea immaginaria diretta dal Sole verso SS 433. Il periodo di precessione è di circa 162,5 giorni.
A causa della precessione i getti si avvicinano e allontanano dalla Terra dando luogo, nello spettro visibile, a spostamenti verso il rosso alternati a spostamenti verso il blu a causa dell’effetto Doppler. Nel loro movimento rotatorio i getti descrivono nello spazio una forma elicoidale divergente. Nell’impattare il resto della supernova ne distorcono la forma. Ulteriori osservazioni condotte nel 2004 per 42 giorni consecutivi con l’ausilio del Very Long Baseline Array hanno permesso di capire che i getti si scontrano con della materia divenendo brillanti. Poiché i brillamenti si ripetono, si suppone l’esistenza di altri getti di materia più lenti che ripopolano l’area precedentemente spazzata. Questi ulteriori getti potrebbero nascere dall’interazione dei venti stellari della stella compagna e del disco. Lo spettro di SS 433 non è affetto unicamente dall’effetto Doppler ma anche da effetti relativistici: infatti anche sottraendo l’effetto Doppler rimane ancora una parte di spostamento verso il rosso corrispondente ad una velocità di circa 12.000 km/s. Questa non corrisponde alla reale velocità di allontanamento dalla Terra ma anche agli effetti della dilatazione del tempo: gli atomi nel getto, muovendosi a velocità relativistiche, sembrano vibrare più lentamente e quindi la loro radiazione risulta spostata verso il rosso.

Scoperto un canale di rifornimento per la formazione di pianeti in un sistema binario

Per la prima volta, alcuni ricercatori hanno rivelato, con ALMA, un flusso di gas da un disco esterno massiccio verso le regioni più interne di un sistema binario. Questa struttura mai vista prima potrebbe essere responsabile del sostentamento di un secondo disco, più piccolo, del materiale necessario per formare pianeti, disco che avrebbe dovuto altrimenti sparire già da molto tempo. Metà delle stelle simili al Sole nascono in sistemi binari e perciò questi risultati avranno importanti conseguenze sulla ricerca degli esopianeti. l risultati verranno pubblicati dalla rivista Nature il 30 ottobre 2014. Un gruppo di ricerca guidato da Anne Dutrey, del Laboratory of Astrophysics di Bordeau, Francia e del CNRS hanno usato ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) per osservare la distribuzione della polvere e del gas in un sistema multiplo di stelle noto come GG Tau-A. Questo oggetto ha solo pochi milioni di anni e si trova a circa 450 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Toro. Come una “ruota nella ruota“, GG Tau-A contiene un grande disco esterno che circonda l’intero sistema e un disco interno che circonda la stella principale al centro. Il disco interno ha una massa pari circa a quella di Giove. La sua presenza è stata un mistero stimolante per gli astronomi poichè il tasso di perdita di materia, che finisce sulla stella centrale, avrebbe dovuto esaurirlo già da tempo. Osservando queste strutture con ALMA, l’equipe ha fatto l’emozionante scoperta di grumi di gas nella regione tra i due dischi. Le nuove osservazioni suggeriscono che il materiale si sta trasferendo dal disco esterno a quello interno, creando un canale di rifornimento tra i due.

Artist’s impression of the double-star system GG Tauri-A

Il materiale che fluisce attraverso la cavità era stato previsto da simulazioni numeriche, ma non era mai stato osservato prima. Rivelare questi grumi indica che la materia si sta muovendo nello spazio tra i due dischi, permettendo all’uno di nutrire l’altro“, spiega Dutrey. “Queste osservazioni dimostrano che la materia dal disco esterno può sostenere l’esistenza del disco interno per un lungo periodo. Questo ha delle conseguenze importanti per la potenziale formazione di pianeti“.
I pianeti nascono dal materiale rimasto dopo la nascita della stella. Si tratta di un processo lento, che richiede la presenza di un disco di lunga durata. Se il processo di alimentazione del disco interno ora osservato con ALMA avviene in altri sistemi multipli di stelle, si apre la possibilità di un grande numero di luoghi potenziali per trovare esopianeti in futuro.
La prima fase della ricerca degli esopianeti è stata diretta verso stelle singole come il Sole.  Più recentemente si è dimostrato che una grande frazione di pianeti giganti sono in orbita in sistemi binari di stelle. Ora i ricercatori stanno studiando più da vicino la possibilità che ci siano pianeti in orbita intorno a singole stelle di sistemi multipli. Questa nuova scoperta supporta la possibilità che esistano pianeti in questi ambienti, fornendo nuovi territori di caccia agli scopritori di esopianeti. Emmanuel Di Folco, co-autore dell’articolo, conclude: “Quasi metà delle stelle come il Sole sono nate in sistemi binari. Ciò significa che abbiamo trovato un meccanismo per sostenere la formazione di pianeti che si applica a un numero significativo di stelle nella Via Lattea. Le nostre osservazioni sono un grande passo avanti per capire veramente la formazione dei pianeti.”
Fonte ESO

Centomila blocchi di ghiaccio

Encelado continua a sorprendere gli astronomi. Da quando nel 2005 la sonda spaziale Cassini, in orbita attorno a Saturno, ha effettuato il suo primo flyby attorno a questa strana luna ghiacciata dal diametro di 500 chilometri, essa ha fornito ai ricercatori un tesoro di immagini e meraviglie scientifiche. Ricordiamo tra queste i getti di vapore acqueo ghiacciato che periodicamente vengono espulsi dal polo sud del pianeta e la presenza, ad oggi solo ipotizzata, di un oceano interno che potrebbe addirittura ospitare la vita, oltre alle strane strisce di colore verde-blu situate sempre attorno alla medesima zona polare.

Spaccato dell’interno di Encelado così come lo si può ipotizzare in base ai dati raccolti da Cassini. Dati che suggeriscono un guscio esterno ghiacciato, un nucleo roccioso poco denso e, nel mezzo, verso il polo sud e dunque al di sotto dei pennacchi, un oceano d’acqua. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Spaccato dell’interno di Encelado così come lo si può ipotizzare in base ai dati raccolti da Cassini. Dati che suggeriscono un guscio esterno ghiacciato, un nucleo roccioso poco denso e, nel mezzo, verso il polo sud e dunque al di sotto dei pennacchi, un oceano d’acqua. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Queste formazioni, conosciute informalmente come “strisce di tigre” sono essenzialmente quattro fratture delimitate su entrambi i lati da creste che sembrerebbero essere composte da ghiaccio color verde. Queste fratture superficiali hanno attirato l’interesse degli astronomi poiché sembrano essere le formazioni più giovani osservabili nella regione.
Di recente, proprio tra queste strisce, sono stati osservati più di 100.000 blocchi di ghiaccio, fonte di ulteriore meraviglia. Gli scienziati della Divisione di Scienze Geologiche e Planetarie del California Institute of Technology hanno potuto mappare le posizioni di questi blocchi, nella speranza di determinare in quale modo essi siano arrivati a localizzarsi proprio lì. Le osservazioni e le scoperte fatte saranno pubblicate nel numero di gennaio 2015 della rivista scientifica Icarus (vol. 245) e costituiscono le prime stime quantitative del numero di blocchi di ghiaccio presenti nella regione polare a sud di Encelado e della relativa densità.
I risultati preliminari del lavoro rivelano che blocchi di ghiaccio dell’emisfero sud di Encelado sono maggiormente concentrati nella zona identificata come South Polar Terrain (SPT), geologicamente attivo, ed in particolare entro 20 km dalle fratture a striscia di tigre. Le osservazioni mostrano anzi che i blocchi di ghiaccio si concentrano in modo preponderante tra le fratture ed i margini ad esse direttamente adiacenti.
Per verificare come questi blocchi di ghiaccio si siano formati ed evoluti, e come si siano andati a distribuire nella regione meridionale del pianeta, la squadra di ricercatori ha preso in considerazione vari meccanismi. Tra questi gli aspetti noti e le caratteristiche proprie della luna stessa – vale a dire la sua attività sismica, gli impatti di meteore e le eruzioni vulcaniche – ma anche il possibile ruolo della tettonica nel fratturare il manto ghiacciato superficiale.
Gli scienziati hanno concluso che i crateri da impatto, così come la presenza di fratture forse provocate da eventi sismici, potrebbero spiegare la presenza della maggior parte dei di blocchi di ghiaccio nella zona polare a sud di Encelado. Tuttavia, hanno anche osservato che l’attività criovulcanica – vale a dire, l’espulsione di materiale ghiacciato causata da eruzioni sotto la superficie, e la condensazione di ghiaccio attorno alle bocche di espulsione – non può essere esclusa dalle cause. Gli astronomi hanno postulato inoltre che vicino alle fratture conosciute come “strisce di tigre”, che sono più calde, svolga un ruolo importante anche il fenomeno della sublimazione.
Gli scienziati ritengono quindi che l’insolita formazione composta da blocchi di ghiaccio intorno al polo sud di Encelado sia principalmente risultato di impatti di meteoriti o comete e dell’attività sismica, ma che l’attività peculiare di questa giovane regione del pianeta – come ad esempio le eruzioni vulcaniche dall’oceano interno ghiacciato che si ipotizza esistere sotto la superficie – possa anch’essa avere un ruolo.
I blocchi di ghiaccio dell’area polare a sud di Encelado sono stati osservati ad altissima risoluzione nel corso del flyby di Cassini dello scorso 14 luglio, quando la sonda ha potuto osservare il le “strisce di tigre blu” localizzate attorno al polo sud e focalizzare l’osservazione su una superficie di estrema deformazione tettonica. I blocchi sono stati identificati manualmente e mappati da venti delle foto a più alta risoluzione scattate dal Cassini Imaging Science Subsystem (ISS) renderizzate utilizzando il software ArcGIS.
Cassini intanto continua a studiare Encelado, la sonda ha condotto il suo ultimo flyby di questa misteriosa luna di Saturno proprio oggi, il prossimo passaggio in programma avverrà il 19 dicembre 2015, e chissà quali altre sorprese ci attendono.
di Francesca Aloisio (INAF)

Chandra: se al cluster piace caldo

Immerse in un gas caldo attraversato da potenti turbolenze che surriscaldano ulteriormente la temperatura. È così che gli scienziati del Chandra X-ray Observatory NASA (scopri le immagini più belle su MediaINAF) descrivono alcuni ammassi di galassie nello studio appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature. «Sapevamo già che in qualche modo il gas bollente in cui sono immersi gli ammassi di galassie veniva tenuto in caldo impedendo il raffreddamento e i processi di formazione stellare», spiega Irina Zhuravleva della Stanford University, Palo Alto, California, e prima firmataria dello studio. «Ora abbiamo le prove che il calore è frutto dei fenomeni di turbolenza registrati dalle immagini nella radiazione X». Tenuti insieme dalla forza di gravità, gli ammassi di galassie sono i più grandi oggetti dell’Universo. Contengono fra le centinaia e le migliaia di galassie immerse in miscele di gas a temperature di milioni di gradi. Questo brodo caldo brilla nella radiazione X rilevata da Chandra. Con il tempo ci si aspetterebbe un processo di raffreddamento capace di innescare dinamiche di formazione stellare. Deduzione che invece si scontra con quanto osservato dagli astronomi in molti cluster analoghi. Precedenti studi hanno mostrato come buchi neri supermassicci, situati in galassie di grande dimensione al centro dell’ammasso di galassie, possano pompare grosse quantità di energia, in forma di potenti getti di particelle cariche, nel brodo di gas dando origine a cavità. Cavità nella miscela di gas che Zhuravleva e colleghi ritengono all’origine dei fenomeni di turbolenza e moto caotico rilevati da Chandra. «Tutti i movimenti di gas nella turbolenza vanno a esaurirsi rilasciando energia che contribuisce a scaldare il gas stesso», spiega Eugene Churazov del Max Planck Institute for Astrophysics di Monaco di Baviera. «Se queste turbolenze sono abbastanza forti e frequenti, il gas non può raffreddarsi abbastanza per innescare i processi di formazione stellare». Per questo studio l’occhio di Chandra si è concentrato sui due enormi ammassi di galassie conosciuti come Perseo e la Vergine. I dati delle osservazioni hanno restituito una misura precisa delle fluttuazioni nella densità del gas. Informazione da cui si ricava una stima delle turbolenze che attraversano i cluster. A occhio e croce non sembra che ci siano turbolenze bastevoli a controbilanciare il naturale processo di raffreddamento dei gas in Perseo e la Vergine. Una nursery di stelle aprirà a breve i battenti? Bisogna mettersi tranquilli, e aspettare.
di Davide Coero Borga (INAF)

Il più grande insieme di AGN distanti

Nel nucleo di quasi tutte le galassie risiede un buco nero supermassiccio, un oggetto che può raggiungere milioni o persino miliardi di masse solari. Ad esempio, nel nucleo della nostra galassia, il buco nero, chiamato Sagittarius A*, ha una massa di quasi 4 milioni di Soli. Di solito, questi “mostri del cielo” sono circondati da un disco di accrescimento caratterizzato da polvere e gas e quando la materia cade verso il buco nero la parte più interna del disco viene riscaldata fino a raggiungere temperature dell’ordine di qualche milione di gradi. Inoltre, il processo di accrescimento può alimentare la produzione di due getti relativistici, composti da particelle cariche, che emergono in direzione opposta e perpendicolare al disco stesso. Questa fenomenologia è nota agli astronomi con l’acronimo inglese AGN, che vuol dire nucleo galattico attivo. In generale, comprendere come evolvono gli AGN nel corso del tempo cosmico permette di avere un quadro sufficiente del ruolo che essi hanno nella formazione delle galassie. Di recente, è stato trovato che gli AGN con luminosità e tasso di accrescimento più modesti, in confronto ai casi estremi, evolvono più tardi nel corso della storia cosmica, nonostante le cause e le implicazioni di questo effetto, noto come “downsizing”, non sono state completamente spiegate. A tal proposito, in un recente studio condotto da un gruppo di astronomi del Center for Astrophysics (CfA), è stato selezionato il più grande insieme di AGN distanti, cioè 209 oggetti rivelati dal telescopio spaziale Chandra che sono distribuiti in un intervallo temporale che risale all’epoca in cui l’Universo aveva una età compresa tra 1,2-2,5 miliardi di anni. «Il punto forte di questo lavoro è che si tratta di un campione molto grande di nuclei galattici attivi ad alto redshift», spiega a Media INAF Francesca Civano dell’Università di Yale e del CfA che ha partecipato attivamente alla ricerca. I ricercatori hanno trovato che i dati raccolti nella banda X sono meno contaminati dall’emissione della galassia ospite rispetto alle osservazioni nell’ottico e di conseguenza essi comprendono un intervallo di condizioni fisiche più ampio e rappresentativo. «Non abbiamo particolari effetti di selezione», continua la ricercatrice, «come si ha invece nelle survey ottiche, perciò siamo in grado di selezionare sia oggetti oscurati e non oscurati, grazie all’elevato potere esplorativo di Chandra». L’analisi dei dati conferma l’effetto del downsizing, escludendo effettivamente altri modelli alternativi. Un altro risultato riguarda l’evoluzione delle due classi di AGN. «In particolare – conclude Francesca Civano –  quando analizziamo l’evoluzione degli AGN oscurati e di quelli non oscurati a redshift elevato non troviamo alcuna differenza e questo suggerisce che le due classi di oggetti presentano lo stesso tipo di evoluzione».
di Corrado Ruscica (INAF)

La Polonia aderisce all’ESO

Il Ministro della Scienza e Alta Educazione della Polonia, Kolarska-Bobińska ha firmato l’adesione del suo paese all’ESO, lo European Southern Observatory. L’accordo, firmato per l’ESO dal Direttore Generale Tim De Zeeuw, deve essere ora inviato al Parlamento polacco per la ratifica. La firma segue l’approvazione all’unanimità dal Consiglio dell’ESO nell’incontro straordinario dell’8 ottobre 2014.
«Siamo molto felici di avere al nostro orizzonte l’ingresso in ESO» ha commentato il Ministro Kolarska-Bobińska. «Sarà l’inizio di una fantastica collaborazione per l’astronomia europea e rafforzerà i nostri legami con il Cile, con cui già collaboriamo intensamente».
Per il Direttore Generale dell’ESO «la Polonia porterà una comunità astronomica forte, che rafforzerà le nostre competenze negli stati membri, per esempio per gli studi di variabilità temporale. La Polonia avrà accesso ai migliori telescopi e osservatori al mondo, tra cui il VLT (Very Large Telescope) al Paranal, ALMA a Chajnantor e, nel prossimo decennio, anche l’E-ELT ad Armazones, che rappresenterà un enorme passo avanti. La Polonia ora puòp partecipare allo sforzo di costruzione dell’E-ELT, che sarà il più grande telescopio ottico mai realizzato».
Redazione Media Inaf

Tre brillamenti di classe X in circa 48 ore

Tre brillamenti di classe X in circa 48 ore. Sono quelli che ha registrato la sonda della NASA Solar Dynamic Laboratory (SDO), l’ultimo è visibile nella zona in basso dell’immagine che vi proponiamo. Secondo la NASA quest’ultimo briullamento è stato emesso in quella che viene definita la più grande regione di attività solare negli ultimi 24 anni.
Il brillamento è di classe X2, dove la X intende i brillamenti più intensi della loro scala di attribuzione, mentre il numero intende due volte più intenso di un X1, mentre un X3 sarebbe tre volte più intenso. Questi brillamenti sono tenuti sotto osservazione non solo per ragioni scientifiche, ma anche per i possibili effetti che potrebbero avere sulle telecomunicazioni satellitari qualora venissero emessi nella direzione del nostro pianeta.
A svolgere tale funzione è lo Space Weather Prediction Center del National Oceanic and Atmosheric Administration che fonisce dati in continuazione sull’attività solare e sulle regioni del nostro pianeta sul quale potrebbe creare radioblackout.
Ma anche bellissime aurore dovute all’impatto delle particelle con il campo magnetico terrestre, quello scudo che, insieme all’atmosfera, ci protegge dagli effetti dell’attività solare, delle radiazioni che emette e che giustifica un effetto serra sufficiente a tenere la temperature in un range accettabile per la vita, permettendo all’acqua di mantenere lo stato liquido.

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