Condannato a esplodere in una kilonova, un raro sistema stellare viene scoperto dagli astronomi

La prima osservazione di un sistema stellare destinato a esplodere come una kilonova è stata fatta da astronomi negli Stati Uniti e in Nuova Zelanda. L'evoluzione della rara stella binaria è descritta come un evento "uno su 10 miliardi" e potrebbe aiutare gli astronomi a sviluppare una migliore comprensione di come vengono creati gli elementi pesanti nell'universo.

Una kilonova è un'enorme esplosione causata dalla fusione di due stelle di neutroni. Sebbene si ritenga che le kilonova siano una fonte significativa degli elementi pesanti dell'universo, inclusi oro e platino, sembrano essere eventi molto rari. In effetti, si ritiene che esistano solo dieci sistemi progenitori di kilonova tra i 100 miliardi di stelle della Via Lattea, il che rende questa osservazione rara e significativa.

Designato CPD-29 2176, il sistema è stato scoperto per la prima volta da L'Osservatorio Swift di Neil Gehrels della NASA. Ora, è stato studiato in modo molto più dettagliato da Noël Richardson della Embry-Riddle Aeronautical University dell'Arizona e colleghi. Hanno usato i dati del SMART telescopio al Osservatorio interamericano di Cerro Tololo in Cile nel loro studio.

Supernova gentile

Il team conclude che CPD-29 2176 contiene due oggetti stellari che si trovano in un'orbita stretta l'uno con l'altro. Un oggetto è una stella di neutroni che è stata creata in una supernova ultra spogliata. Questa è un'esplosione stellare relativamente delicata che espelle molto meno materiale di una tipica supernova. Si ritiene che la stella di neutroni sia in orbita stretta con una massiccia stella di tipo "Be". La materia viene trasferita dalla stella Be alla stella di neutroni, il che significa che la stella Be sta per diventare essa stessa una supernova ultra-spogliata.

Quando la stella Be esploderà, diventerà anche una stella di neutroni. Poiché l'esplosione sarà relativamente lieve, si prevede che il sistema binario resisterà. Le due stelle di neutroni in orbita stretta perderanno quindi energia orbitale irradiando onde gravitazionali e alla fine si fonderanno in un'esplosione di kilonova.

Richardson spiega perché si sono interessati a CPD-29 2176. “Abbiamo scoperto un'orbita insolita per un binario di questo tipo che era stranamente circolare rispetto ad altre stelle di questo tipo con compagne di stelle di neutroni, quindi abbiamo iniziato a indagare sulla sua evoluzione. Il nostro team ha scoperto che doveva esserci una ricca storia di interazioni binarie per spiegare il sistema come osservato oggi e che dovrebbe interagire di nuovo in futuro».

I tavoli si sono ribaltati

Il team ritiene che il sistema fosse esistito in precedenza come stella Be e come stella compagna più grande. La stella Be ha strappato materiale alla sua compagna, che poi è esplosa in una supernova ultra spogliata per creare l'attuale stella di neutroni. Quindi, la situazione è cambiata e la stella di neutroni ha iniziato a spogliare la stella Be, preparando la stella Be a una supernova ultra-spogliata.

"CPD-29 2176 è abbastanza vicino a noi, a soli 11,400 anni luce di distanza, e ragionevolmente luminoso", spiega Richardson. “Questo ci ha permesso di ottenere buoni parametri sul sistema e quindi usarli per elaborare l'evoluzione di un tale binario. Avere sistemi di esempio come CPD -29 2176 ci permette di mettere insieme come formare le stelle binarie di neutroni che alimentano le kilonove».

L'orbita circolare del sistema è stata la chiave per comprendere la sua evoluzione e ha contrassegnato CPD-29 2176 come un sistema progenitore kilonova. Parte integrante di questa previsione era anche il fatto che il Be sta ruotando rapidamente, una reliquia del suo tempo che sottrae massa al suo compagno.

Sorprendente orbita circolare

“Sono rimasto molto sorpreso quando abbiamo scoperto che l'orbita era circolare. Non ce lo aspettavamo. Una volta confermata l'orbita e le nostre misurazioni, la modellazione e altri risultati sono stati interessanti", spiega Richardson.

"La stella [Be] che vediamo oggi deve esplodere come una supernova, il che richiederà probabilmente qualche milione di anni", ha detto Richardson. “Poi, tra qualche miliardo di anni, le due stelle di neutroni si fonderanno”. Il lungo lasso di tempo associato a questo processo significa che spetterà ai futuri astronomi osservare CPD -29 2176 in kilonova.

Spettacolare collisione di due stelle di neutroni osservata per la prima volta

Nel frattempo, il team intende studiare altre binarie contenenti stelle e stelle di neutroni, studiandone le proprietà orbitali in modo da poterle confrontare con le orbite insolite di questo sistema. Ciò potrebbe aiutare a identificare più sistemi progenitori di kilonova, svelando così potenzialmente i segreti di questi eventi violenti.

Jillian Rastinejad è un'astronoma della Northwestern University che studia le kilonovae e non è stata coinvolta in questo studio di CPD -29 2176. È entusiasta dei risultati.

"Questa scoperta è un'entusiasmante istantanea di uno stato precedentemente inosservato di questi sistemi, che offre un nuovo sguardo su come si formano. Ciò lascia molte incognite su come si formano ed evolvono questi binari e su quanto siano comuni nel nostro universo”.

Richardson è l'autore principale di un articolo pubblicato sulla rivista Natura che descrive CPD-29 2176.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/doomed-to-explode-in-a-kilonova-rare-star-system-is-discovered-by-astronomers/