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XMM-Newton individua un forte brillamento su una piccola stella

21 febbraio 2020
Una stella di circa l'8% della massa del Sole è stata osservata emettere un enorme brillamento di raggi X, una violentissima eruzione ad alta energia. Ciò ha sorpreso gli astronomi che non ritenevano fosse possibile avere una tale intensità su stelle così piccole.

Durante uno studio condotto da Andrea De Luca dell'INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano - sono state studiate le variabilità temporali di circa 400000 fonti rilevate dal telescopio dell'ESA XMM-Newton nell'arco di 13 anni. Gli astronomi hanno notato un enorme bagliore radiografico nei dati registrati il 5 luglio 2008 dall'European Photon Imaging Camera (EPIC) a bordo dell'osservatorio che, nel giro di pochi minuti, ha rilasciato un energia maggiore più di dieci volte dei bagliori più intensi rilevati dal Sole.
La colpevole, nota con il suo numero di catalogo J0331-27, è una specie di stella nana di tipo L. Questa è una stella con una massa così piccola che è appena sopra il limite di esistenza: se avesse meno massa, non avrebbe le condizioni interne necessarie per generare la propria energia. I brillamenti vengono rilasciati quando il campo magnetico nell'atmosfera di una stella diventa instabile e collassa verso una configurazione più semplice. Nel processo, rilascia gran parte dell'energia che è stata immagazzinata al suo interno. Questo rilascio esplosivo di energia crea un improvviso bagliore, il brillamento, ed è qui che le nuove osservazioni hanno presentano il loro grande enigma.
Gli astronomi non si aspettavano che le stelle nane di tipo L immagazzinassero abbastanza energia nei loro campi magnetici per provocare tali esplosioni. L'energia può essere collocata nel campo magnetico di una stella solo con particelle cariche, note anche come materiale ionizzato, e create in ambienti ad alta temperatura. Come nana L, tuttavia, J0331-27 ha una bassa temperatura superficiale per una stella: solo 2100° K rispetto ai circa 6000° K del Sole. Gli astronomi non pensavano che una temperatura così bassa sarebbe stata in grado di generare abbastanza particelle cariche per alimentare così tanta energia nel campo magnetico. Quindi l'enigma è: come è possibile sia avvenuto un super brillamento su una stella di quelle caratteristiche?
Un certo numero di stelle simili era stato visto emettere super brillamenti nella parte ottica dello spettro, ma questa è la prima rilevazione inequivocabile di una tale eruzione alle lunghezze d'onda dei raggi X. La lunghezza d'onda è significativa perché indica da quale parte dell'atmosfera proviene il super brillamento: la luce ottica proviene da una più profonda atmosfera della stella, vicino alla sua superficie visibile, mentre i raggi X provengono da un punto più alto dell'atmosfera.
Comprendere le somiglianze e le differenze tra questo nuovo - e finora unico - super brillamento su una stella nana di tipo L con i brillamenti precedentemente osservati, rilevati a tutte le lunghezze d'onda su stelle di massa superiore, è ora una priorità per il team scientifico. Ma per poterlo fare, devono trovare altri esempi. C'è ancora molto da scoprire nell'archivio XMM-Newton e questa potrebbe essere solo la punta dell'iceberg.
Un possibile indizio è che nei dati in archivio è presente un solo brillamento proveniente da J0331-27 nonostante XMM-Newton abbia osservato la stella per un totale di 40 giorni. Ciò è peculiare perché altre stelle in attività tendono a mostrare numerosi piccoli brillamenti. I dati sembrano implicare che una nana di tipo L impieghi più tempo per accumulare energia e quindi vi sia un improvviso rilascio di grandi dimensioni. Al contrario, le stelle che si accendono più frequentemente rilasciano meno energia ogni volta. Ma in realtà la domanda è ancora aperta e saranno necessari ulteriori approfondimenti. La scoperta di questo super brillamento è un ottimo esempio di ricerca basata sull'archivio XMM-Newton, che dimostra l'enorme potenziale scientifico della missione in attesa delle prossime sorprese.

fonti: ESA, INAF

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