Lo strano caso della binaria X

Rappresentazione artistica del sistema triplo 4U 1630-472. L’immagine originale di un sistema binario X (crediti: ESA/NASA) è stata elaborata da M. Galliani

Le indagini sulla sorgente di raggi X denominata 4U1630-472 iniziano dalle sue prime osservazioni, nel 1969. Da allora e grazie all’utilizzo di strumenti sempre più precisi, gli scienziati sono riusciti ricostruire il suo ‘identikit’: una coppia di oggetti celesti che orbitano l’uno intorno all’altro composta da un buco nero con una massa di circa dieci volte quella del Sole e una stella di piccola taglia, forse più piccola del Sole.

Entrambi i componenti di questo sistema binario sono molto vecchi e talmente vicini tra loro che il buco nero sta letteralmente strappando alla compagna tutta la materia che la compone. Intorno al buco nero, si è quindi formato un disco di materia in accrescimento che, precipitando verso di esso, si riscalda ed emette raggi X.  È proprio grazie a questo flusso di radiazione che possiamo individuare e studiare sistemi di stelle come 4U1630-472, che gli astronomi chiamano binarie X. E 4U 1630-472 è una vecchia conoscenza per gli astronomi: infatti, tra i sistemi binari del suo tipo, è uno dei più attivi che emette molto spesso nella banda X. Dal 1969 ad oggi sono state osservate più di 20 emissioni repentine nei raggi X , che prendono il nome di outburst. In più, gli outburst di 4U 1630-472 presentano una caratteristica unica nel panorama delle binarie X: si ripetono infatti ad intervalli regolari, con un periodo di circa 600 giorni. Ma forse dietro a questo metodico comportamento c’è un terzo, oscuro, compagno.

E’ quanto emerge dai risultati di una nuova analisi sulla sorgente guidata da Fiamma Capitanio (INAF-IAPS di Roma) e a cui hanno partecipato Riccardo Campana e Giovanni De Cesare (entrambi dell’INAF-IASF di Bologna) insieme a Carlo Ferrigno (ISDC di Geneva, Svizzera), appena pubblicata in un articolo sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Nell’accurata indagine dell’emissione della binaria X, registrata da vari osservatori spaziali nell’arco di 5 anni, dal 2006 al 2010, i ricercatori hanno scoperto qualcosa di inatteso: un particolare comportamento degli outburst che, insieme alla loro regolarità, può essere spiegato dalla presenza di un terzo corpo celeste, probabilmente un’altra stella, che orbita intorno a 4U 1630-472 e forma con essa un sistema triplo di stelle. «Noi astronomi chiamiamo questi sistemi “di tipo gerarchico”» dice Fiamma Capitanio. «Quando il terzo corpo si avvicina al periastro induce probabilmente una instabilità gravitazionale nel disco di accrescimento presente intorno al buco nero che causa una improvvisa emissione di raggi X».

Normalmente, nei sistemi di stelle binarie X, gli outburst sono provocati all’aumento repentino della quantità di materia che viene ‘travasata’ dalla stella compagna verso il buco nero. Nel caso di 4U 1630-472 ci sarebbe un meccanismo d’innesco aggiuntivo, che ogni 600 giorni accende comunque la sorgente nei raggi X, indipendentemente dalla quantità di materia ceduta dalla stella compagna: il passaggio di una terza stella. Questo è il primo caso in cui in un sistema binario in accrescimento, dove il componente più massiccio sia un buco nero, si scopre la presenza di un ulteriore corpo.

Per saperne di più: 

• l’articolo Missing hard states and regular outbursts: the puzzling case of the black hole candidate 4U 1630–472 di Fiamma Capitanio, Riccardo Campana, Giovanni De Cesare e Carlo Ferrigno pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2015, vol. 450, p. 3840)

Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Galliani