martedì 31 luglio 2018

Cygnus X-3 e il suo amico globulo di bok


Distante 24.000 anni luce dalla terra, Cygnus X-3 è una delle più potenti sorgenti binarie di raggi-x del cielo.

Inizialmente gli astrofisici classificarono questo oggetto etichettandolo come micro-quasar.
Oggi invece sappiamo che si tratta di un sistema binario molto strano, ma non altrettanto raro.
Stiamo parlando di una stella molto grande, probabilmente una stella di Wolf-Rayet intorno alla quale ne sta orbitando una molto piccola ma estremamente massiccia: quasi sicuramente una stella di neutroni o, forse, un buco nero.
Pensate, questa stella di neutroni orbita attorno alla stella gigante in un periodo di appena 5 ore, detenendo così il primato di coppia binaria più veloce!
La potenza di questa coppia risiede come sappiamo nel fatto che la stella di neutroni, con la sua massa estrema sta pian piano divorando la superficie della compagna gigante.

Questo fenomeno genera una fortissima emissione di raggi-x e, nel lungo periodo, darà sicuramente luogo ad una fortissima esplosione di supernova: una supernova di tipo 1A.
Se pensiamo che anche la stella di neutroni della coppia si è formata molto probabilmente da una esplosione di supernova, ci accorgiamo che ci troveremo davanti ad un doppio evento di supernova.
Potete approfondire qui come si formano le supernovae: Come nascono le supernovae

Ma non è tutto, Cygnus X-3 è molto interessante anche come sorgente di raggi gamma, infrarossi e di onde radio.
E' una delle poche fonti di raggi cosmici ad altissima energia della nostra galassia. Più di una volta ha dato vita ad anomale ed insolite emissioni di raggi gamma che anno messo in discussione la sua origine, accendendo teorie secondo la quale la stella orbitante potrebbe non essere una stella di neutroni ma addirittura una esotica stella di quark!

Ma questo Mostro stellare non si è distinto solamente per le sue intense emissioni di raggi cosmici e raggi-x. Nel 1972 ad esempio, Cygnus X-3 ha dato spettacolo anche come emittente radio con una esplosione che ha aumentato l'emissione radioelettrica di mille volte rispetto alla sua media.
Ancora oggi non sappiamo dare una risposta a questa violentissima raffica di emissioni radio, ma da quella prima volta Cygnus X-3 ha iniziato ad avere esplosioni radio minori con una cadenza precisa di 367 giorni! Sappiamo che la velocità dell'onda d'urto di queste esplosioni è pari ad un terzo della velocità della luce!

Come avrete capito, stiamo parlando di un vero e proprio mostro celeste, un oggetto che emette radiazioni fortissime e con elevata velocità. E nei cui pressi la distorsione spazio-temporale è davvero forte.

Eppure, nei dintorni di questo oggetto a poche migliai di anni luce di distanza, sta nascendo un nuovo sistema Stellare.
E' stata infatti osservata una emissioni di raggi-x aggiuntiva, molto vicina a Cygnus X-3. Talmente vicina da essere stata confusa con una emissioni minore proveniente da Cygnus X-3.

Si tratta di una piccola nube oscura dal diametro di poco inferiore ad un anno lune. Questa nube si comporta come un piccolo specchio che riflette verso la terra alcuni raggi-x provenienti dalla vicina Cygnus X-3. Da qui il simpatico nome: "Il piccolo amico di Cygnus X-3"

Le osservazioni indicano che la massa di questa nube varia, in maniera molto imprecisa, tra 2 e 24 volte quella del Sole. All'interno, le osservazioni spettroscopiche hanno rilevato la presenza di monossido di carbonio.
Tutti questi indizi fanno pensare che si tratti di un globulo di bok. Questo significa che stiamo assistendo alla nascita di una stella e un conseguente sistema planetario a pochi anni luce da un mortale generatore di radiazioni cosmiche quale è Cygnus X-3!
A confermare la genesi di un sistema proto-planetario c'è anche la presenza di un getto energetico dall'interno del Piccolo Amico, una chiara indicazione che nei meandri del globulo di bok, una stella abbia già iniziato a formarsi.
Potete scoprire tutto quello che c'è da sapere sui globulo di bock qui: Cosa sono i globuli di bok?

Il piccolo amico di Cygnus X-3 offre un punto di vista completamente nuovo per lo studio di questi embrioni proto-planetari.
Solitamente studiamo i globuli di bok analizzando la luce che assorbono, oppure le deboli emissioni radio che producono. In questo caso invece possiamo studiare il bozzolo planetario sfruttando la riflessione dei raggi-x. Se ci aggiungiamo il fatto che con i suoi 20.000 anni luce di distanza è il globulo di bok più lontano osservato, be la cosa diventa davvero interessante!

Ma come facciamo a sapere la distanza di questo globulo di bok?
E' molto semplice, come abbiamo detto all'inizio, Cygnus X-3 dista dalla terra 24.000 anni luce, ed emette un fascio di raggi-x con una periodicità regolare di 5 ore. Quindi anche i raggi-x riflessi dal piccolo amico verso di noi hanno una regolarità di 5 ore, ma sono leggermente ritardati a causa della sua differente posizione.
E' proprio questo ritardo ad averci aiutato a calcolare con precisione la sua distanza.

La scoperta e la posizione del piccolo amico da delle conferme ad una teoria secondo la quale il sistema binario Cygnus X-3 non sia nato li dove lo vediamo adesso.
La teoria pone le sue radici nel fatto che una delle due componenti del sistema binario è una stella di Wolf-Rayet: una stella molto massiccia la cui vita è molto breve. Quindi essendo ancora nel pieno della sua esistenza la sua nascita non è molto lontana nel passato.
Ma questo tipo di stelle, di fatto molto giovani, si trovano nelle braccia a spirare delle galassie e della Via Lattea. Dove è presente ancora molto gas primordiale, in attesa della scintilla che dia origine alla nascita di stelle. Ma Cygnus X-3 si trova fuori dai bracci.

La spiegazione teorica che giustificherebbe questa presenza fuori luogo è che l'esplosione di supernova che ha dato origine alla stella di neutroni (o al buco nero) che ruota attorno alla stella di Wolf-Rayet sia avvenuta in realtà nel braccio vicino della Via Lattea, dove ad una distanza di 4.000 anni luce si trova anche "il piccolo amico", e sia stata talmente violenta da allontanare il sistema binario dal luogo iniziale, quella in cui si trova ancora oggi il globulo di bok. Ciò non significa che la stella di Wokf-Rayet sia nata dal "piccolo amico", ma che entrambe potrebbero essere nati da una stessa antica nube molecolare gigante di cui il globulo di bok ne è un rimasuglio.

Supponendo che Cygnus X-3 e il Piccolo Amico si siano formati, seppure indipendentemente, uno vicino all'altro, Cygnus X-3 dovrebbe essere stato gettato via ad una velocità comprese tra i 180 e 900 chilometri al secondo!

La prossima volta che guarderete la costellazione estiva del Cigno, pensate che vicino alla stella che unisce le ali al corpo, quella sotto Deneb, la stella che rappresenta la coda del Cigno, li vicino si trova questa stella di Wolf-Rayet intorno alla quale ruota o una stella di neutrini (o un buco nero) emettendo una altissima quantità di raggi-x, e il piccolo amico.
Costellazione:Cigno
Ascensione retta:20h 32m
Declinazione:+40° 57′
Distanza di Cygnus X-324.000 anni luce
Distanza del piccolo amico:20.000 anni luce