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Studiare la fase finale dell’evoluzione stellare

Le stelle di neutroni e i buchi neri sono dei laboratori eccezionali per studiare la materia nelle sue condizioni più estreme. Per comprendere meglio le loro proprietà, degli astrofisici finanziati dall’UE si sono dedicati alle osservazioni su più lunghezze d’onda con la fisica fondamentale in condizioni non riproducibili in esperimenti terrestri.

Energia

La gravità forte e i campi magnetici estremi trasformano le stelle di neutroni e i buchi neri in banchi di prova impareggiabili per fisica delle particelle, relatività generale e fenomeni magneto-idrodinamici. Il progetto ACCRETION STATES (Multiwavelength spectral timing of black holes and neutron stars: A new step in our understanding of accretion processes), finanziato dall’UE, si è concentrato su un processo che fornisce energia a queste sorgenti astrofisiche: l’accrescimento. Le stelle di neutroni e i buchi neri che si accrescono sono tra le sorgenti più brillanti nel cielo a raggi X. Le osservazioni a raggi X delle stelle di neutroni hanno consentito agli astrofisici di esaminare il comportamento della materia nelle condizioni più estreme di densità e forza del campo magnetico. Tuttavia, i buchi neri in accrescimento erano i soli luoghi astrofisici dove essi potevano studiare i fenomeni che si verificano entro pochi raggi gravitazionali dalla loro sorgente. Lo studio degli scienziati di ACCRETION STATES si è basato sulle osservazioni di più di 10 buchi neri e 50 stelle di neutroni. Questo è il più grande campione di osservazioni disponibile, e ci si aspetta che esso fornisca un punto di riferimento per classificare il loro comportamento in distinti “stati” di accrescimento. Distinti da differenti proprietà spettrali e temporali, questi stati riflettono la geometria e l’efficienza radiativa dei flussi di accrescimento. Durante il cosiddetto stato duro, osservato durante l’aumento iniziale dell’accrescimento, lo spettro a raggi X è dominato dall’emissione Compton e mostra un’elevata variabilità. Esso precede uno stato morbido di luminosità più o meno costante. Mentre domina l’accrescimento termico, la luminosità della sorgente lentamente declina fino a che non si verifica una transizione inversa allo stato duro. Questo comportamento, conosciuto come isteresi, si è scoperto essere comune sia tra i sistemi di stelle di neutroni che tra i sistemi che ospitano dei buchi neri. Queste scoperte sono state descritte in numerose pubblicazioni in riviste a revisione paritaria e sono state presentate in conferenze scientifiche internazionali. Il progetto ACCRETION STATES ha fatto progredire la nostra comprensione empirica dei cambiamenti negli spettri a raggi X delle fasi finali dell’evoluzione stellare e anche alcune delle sottostanti teorie per questo inizio.

Parole chiave

Evoluzione stellare, stelle neutroni, buchi neri, accrescimento, osservazioni raggi X

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