I telescopi MAGIC osservano l’esplosione nucleare di una stella vampira
Uno nuovo studio condotto dalle ricercatrici e dai ricercatori della collaborazione europea MAGIC ha reso nota l’osservazione di un flusso di raggi gamma ad alta energia proveniente da una nova ricorrente nella Via Lattea. L’evento, il primo del suo genere ad essere stato rilevato a simili energie, fa luce su una classe di fenomeni astrofisici considerati responsabili delle periodiche esplosioni che hanno luogo sulla superficie delle novae – corpi stellari appartenenti alla famiglia delle nane bianche – e dell’emissione di una parte dei fotoni che costituiscono il fondo di radiazione gamma che permea la nostra intera galassia. Il risultato, contenuto all’interno di un articolo pubblicato il 14 aprile, sulla rivista Nature Astronomy, è stato ottenuto grazie alle rivelazioni effettuate dai due telescopi atmosferici Cherenkov situati nell’isola di La Palma (Isole Canarie), in Spagna, di cui si compone il sistema MAGIC, che vede l’Italia impegnata con un ruolo di primo piano attraverso i contributi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Prima di essere fotografato da MAGIC l’8 agosto 2021, l’evento descritto nell’articolo di Nature Astronomy è stato individuato dal rivelatore Large Area Telescope a bordo dell’osservatorio spaziale Fermi della NASA e dai telescopi dell’High Energy Stereoscopic System (HESS) in Namibia. A seguito degli avvisi tempestivi lanciati dalle due collaborazioni, è stato possibile orientare i sensibili telescopi gemelli di MAGIC nella direzione di arrivo del flusso di raggi gamma, la cui origine è stata attribuita all’attività del sistema RS Ophiuchi, situata nella costellazione dell’Ofiuco (portatore di serpenti) a 8000 anni luce di distanza dalla Terra, una sorgente galattica ricorrente, la cui ultima esplosione era stata registrata nel 2006.
“Grazie alle buone condizioni di osservazione presenti a La Palma, alla rapida reazione della collaborazione e alla sensibilità unica offerta dal sistema MAGIC”, spiega Rubén Lopez-Coto, ricercatore del progetto ‘Fellini’ della Sezione INFN di Padova e uno dei principali autori dello studio, “siamo riusciti a individuare in tempo l’eruzione RS Ophiuchi, un evento raro nel cielo dei raggi gamma, poiché rappresenta la luce prodotta da nova più luminosa e con il flusso più elevato di raggi gamma, e quindi più lontana, mai rivelata.”
In concomitanza con le rivelazioni di MAGIC, l’evento RS Ophiuchi 2001 è stato inoltre oggetto delle osservazioni di altri strumenti operanti in differenti lunghezze d’onda, diventando il primo del suo genere a essere studiato sia dalla Terra che dallo spazio in un così ampio spettro di energia.
L’analisi di RS Ophiuchi 2021 condotta da parte della collaborazione MAGIC, che si è potuta avvantaggiare di dati raccolti in tutte le lunghezze d’onda, ha perciò consentito di identificare le novae come un nuovo tipo di sorgenti di raggi gamma, aprendo una nuova linea di ricerca nell’astronomia ad altissima energia e confermando uno dei modelli astrofisici proposti per spiegare la presenza dei raggi cosmici altamente energetici che permeano la Via Lattea. L’esplosione della nova è stata infatti abbastanza energetica da produrre forti onde d’urto nel tenue mezzo che circonda il sistema stellare. Uno shock che è considerato tra i meccanismi fisici responsabili dell’accelerazione, a velocità prossime a quelle della luce, delle particelle subatomiche di cui si compongono i raggi cosmici.
“Nel caso della spettacolare eruzione di RS Ophiuchi 2021, il modello che meglio descrive le osservazioni di MAGIC e di altri telescopi fa risalire l’origine dei raggi gamma ad altissima energia rilevati all’accelerazione dei protoni, particelle cariche positivamente che compongono i nuclei degli atomi di idrogeno” illustra Mosè Mariotti, professore dell’Università di Padova e ricercatore INFN della Sezione di Padova, già portavoce della collaborazione MAGIC.
Nonostante siano oggetti inerti, le nane bianche, termine che identifica stelle con masse simili a quella del nostro Sole giunte al termine della loro vita, possono essere responsabili, in particolari circostanze, di violente esplosioni. Ciò avviane quando, in presenza di una vicina stella nella sua fase di Gigante Rossa, l’idrogeno prodotto da quest’ultima viene catturato dal campo gravitazionale della nana bianca, andandosi ad accumulare sulla sua superficie. Il trasferimento di materiale da una stella ancora attiva a una ormai morta, che può essere descritto come un fenomeno di vampirismo stellare, può infine provocare, una volta raggiunte temperature e pressioni tali da innescare le reazioni di fusione nucleare, esplosioni ricorrenti sulla superficie della nova.
Nonostante l’emissione di raggi gamma da RS Oph abbia fornito la prima prova convincente dell’accelerazione dei protoni nelle novae, non è ancora chiara quale sia la natura del corpo stellare oggetto della ‘vampirizzazione’.
“Ancora non sappiamo se l’evento osservato sia correlato alla particolarità di avere una stella Gigante Rossa come stella compagna della nana bianca, o piuttosto a una proprietà più generale di tutte le novae. Ulteriori osservazioni di novae con i telescopi Cherenkov ci permetteranno di rispondere a questa domanda”, conclude Riccardo Paoletti, docente dell’Università di Siena e responsabile nazionale della collaborazione MAGIC per l’INFN.
La Sezione di Padova dell’INFN e il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Ateneo patavino sono coinvolti nell’esperimento MAGIC, inaugurato nel 2003, fin dalla sua fondazione. Oltre alla realizzazione della superficie ottica dei telescopi e dell’elettronica di trigger il gruppo ha dato e continua a dare importanti contributi al management dell’esperimento, dal coordinamento di gruppi dedicati a specifici argomenti di fisica alla partecipazione nel Collaboration e Executive Board fino al ruolo di portavoce dell’esperimento che è stato ricoperto per due anni dal padovano Mosè Mariotti.
Contatti