Scoperte 84 sorgenti X «ipersoffice» rimaste fuori dai radar

Un’analisi dei dati pubblici del telescopio spaziale a raggi X Chandra della NASA ha portato alla scoperta di 84 sorgenti luminose e puntiformi che erano in gran parte sfuggite ai censimenti delle galassie vicine. I ricercatori, guidati da Mustafa Muhibullah, le chiamano sorgenti X ipersoffice (hypersoft X-ray sources, HSS): emettono quasi tutta la loro radiazione X a energie eccezionalmente basse, soprattutto al di sotto di 0,3 keV. 3

Il campione comprende le galassie a spirale M31, cioè Andromeda, e M101, nota come Galassia Girandola, oltre a quattro galassie ellittiche. Per ora «ipersoffice» descrive una classe osservativa, definita dal particolare segnale energetico rilevato: la natura fisica di ogni singola sorgente non è ancora stabilita. 3

Perché erano rimaste nascoste

Le ricerche di sorgenti X si concentrano di solito su bande energetiche più alte. Le HSS, invece, risultano evidenti solo all’estremo inferiore della sensibilità di Chandra e diventano debolissime o scompaiono nelle immagini X usate più comunemente. La definizione adottata dal gruppo richiede che l’emissione sotto 0,3 keV domini nettamente lo spettro, con un rapporto molto elevato tra i fotoni da 0,15–0,3 keV e quelli da 0,3–1,0 keV. 3

Individuarle è difficile per due ragioni:

• alle energie più basse accessibili, la sensibilità di Chandra è più limitata;
• la radiazione ultravioletta che ci si aspetta da spettri così soffici viene facilmente assorbita dall’idrogeno e dall’elio presenti nel mezzo interstellare prima di arrivare sulla Terra.

Si crea così una sorta di zona cieca tra le osservazioni nei raggi X e quelle nell’ultravioletto. Studi precedenti basati su Chandra avevano già segnalato che le sorgenti osservabili soltanto sotto 0,3 keV erano in gran parte assenti dai cataloghi standard e dagli elenchi pubblicati. 6

Che cosa potrebbe alimentarle

L’ipotesi principale è quella di un sistema binario in accrescimento: un oggetto compatto sottrae gas a una stella compagna. L’oggetto che accumula materia potrebbe essere una nana bianca, una stella di neutroni oppure un buco nero. Il gas, cadendo verso l’interno e riscaldandosi, può produrre soprattutto radiazione nell’ultravioletto estremo e raggi X ultrasoffici, anziché i raggi X più energetici associati a molti sistemi binari X.

Dagli spettri di Chandra si ricavano temperature nell’ordine di 200.000–250.000 °C. Non si tratta però di misure dirette: sono valori dipendenti dai modelli, estrapolati da dati ottenuti al limite inferiore della gamma energetica a cui il telescopio è sensibile. Un aspetto ipersoffice potrebbe quindi essere generato da tipi diversi di oggetti compatti o da differenti stati di accrescimento.

Perché la scoperta è importante

Se una parte delle HSS fosse composta da nane bianche che aumentano stabilmente la propria massa sottraendo gas alla compagna, questi sistemi potrebbero aiutare a individuare possibili progenitori delle supernove di tipo Ia. Capire quali percorsi evolutivi conducano a queste esplosioni resta uno dei problemi aperti dell’astrofisica stellare.

Anche la loro emissione ultravioletta stimata potrebbe avere effetti oltre il sistema binario. I fotoni UV ionizzano il gas circostante; il grado di ionizzazione modifica chimica e raffreddamento del gas, processi importanti per il suo comportamento nelle galassie. La NASA rileva che le nuove sorgenti potrebbero quindi essere rilevanti sia per lo studio dei progenitori delle supernove di tipo Ia sia per la ionizzazione del gas interstellare.

Il test decisivo con Hubble

Il passo successivo sarà verificare la radiazione ultravioletta dedotta dalle misure di Chandra. Le osservazioni previste con il telescopio spaziale Hubble potranno cercare, oppure porre limiti, alle controparti UV di alcune HSS selezionate: un controllo indipendente dell’energia totale inferita dagli spettri X ultrasoffici.

Unendo i dati UV a luminosità e variabilità nei raggi X, ambiente locale e possibili indizi della presenza di stelle compagne, gli astronomi potranno distinguere più efficacemente fra sistemi con nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri. Potranno anche capire se le sorgenti X ipersoffice costituiscono una sola popolazione fisica o un’etichetta comune per diversi tipi di binarie compatte accomunate da un’insolita firma a bassa energia.