Un recente studio dell’Università di Warwick osserva che le stelle devono trovarsi nei sistemi binari per creare esplosioni di raggi gamma. Le esplosioni di raggi gamma sono le esplosioni più luminose dell’universo, causate da enormi stelle che collassano. Migliaia di sistemi binari di stelle sono stati modellati per lo studio e hanno scoperto che gli effetti di marea di una stella compagna fanno ruotare la stella che collassa e producendo un getto di materiale.

Gli astronomi dell’Università suggeriscono che le esplosioni più grandi e luminose osservate nell’universo prendono due stelle per far esplodere un raggio gamma.

La nuova ricerca risolve il mistero di come le stelle ruotano abbastanza velocemente da creare condizioni per lanciare nello spazio un getto di materiale altamente energetico e ha scoperto che gli effetti delle maree come quelli tra la Luna e la Terra sono la risposta.

La scoperta, segnalati in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, è realizzato usando modelli simulati di migliaia di sistemi binari di stelle, ovvero sistemi solari che hanno due stelle in orbita l’una attorno all’altra.

Più della metà di tutte le stelle si trovano in sistemi stellari binari. Questa nuova ricerca mostra che devono essere nei sistemi stellari binari per poter creare le massicce esplosioni. Un lungo lampo di raggi gamma (GRB), il tipo esaminato in questo studio, si verifica quando una stella massiccia circa dieci volte più grande del nostro Sole diventa supernova, collassa in una stella di neutroni o buco nero e spara un getto relativistico di materiale nello spazio .

Invece della stella che collassa radialmente verso l’interno, si appiattisce in un disco per conservare il momento angolare. Mentre il materiale cade verso l’interno, quel momento angolare lo lancia sotto forma di un getto lungo l’asse polare.

Ma per formare quel getto di materiale, la stella deve ruotare abbastanza velocemente da lanciare materiale lungo l’asse. Questo presenta un problema perché le stelle di solito perdono qualsiasi effetto che acquisiscono molto rapidamente. Modellando il comportamento di queste enormi stelle mentre collassano, i ricercatori sono stati in grado di limitare i fattori che causano la formazione di un getto.

Hanno scoperto che gli effetti delle maree di un vicino vicino – lo stesso effetto che ha la Luna e la Terra bloccati insieme nel loro giro – potrebbero essere responsabili della rotazione di queste stelle al ritmo necessario per creare uno scoppio di raggi gamma.

Le esplosioni di raggi gamma sono gli eventi più luminosi nell’universo e sono osservabili dalla Terra quando il loro getto di materiale viene puntato direttamente verso di noi. Ciò significa che nei nostri cieli vediamo solo circa il 10-20% dei GRB.

L’autore principale Ashley Chrimes, uno studente di dottorato nel Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick, ha condiviso: “Stiamo predicendo che tipo di stelle o sistemi producono esplosioni di raggi gamma, che sono le più grandi esplosioni nell’universo. Fino ad ora non è stato chiaro che tipo di stelle o sistemi binari è necessario per produrre quel risultato.

“La domanda è: come una stella inizia a girare o mantiene la sua rotazione nel tempo. Abbiamo scoperto che l’effetto delle maree di una stella sul suo partner sta impedendo loro di rallentare e, in alcuni casi, le sta facendo girare”, ha aggiunto Ashley .

Ha inoltre affermato: “Stanno rubando energia di rotazione dal loro compagno, una conseguenza della quale è che poi si allontanano ulteriormente. Ciò che abbiamo determinato è che la maggior parte delle stelle sta ruotando velocemente proprio perché si trovano in un sistema binario”.

Lo studio utilizza una raccolta di modelli binari di evoluzione stellare creati da ricercatori dell’Università di Warwick e dal dott. JJ Eldridge dell’Università di Auckland.

Usando una tecnica chiamata sintesi binaria della popolazione, gli scienziati sono in grado di simulare questo meccanismo in una popolazione di migliaia di sistemi stellari e quindi identificare i rari esempi in cui può verificarsi un’esplosione di questo tipo.

La dott.ssa Elizabeth Stanway, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick, ha dichiarato: “Gli scienziati non hanno modellato in dettaglio l’evoluzione binaria in passato perché è un calcolo molto complesso da eseguire”.

Secondo Stanway, questo lavoro ha considerato un meccanismo fisico all’interno di quei modelli che non abbiamo mai esaminato prima, il che suggerisce che i binari possono produrre abbastanza GRB usando questo metodo per spiegare il numero che stiamo osservando.

Sente anche che c’è stato un grosso dilemma sulla metallicità delle stelle che producono esplosioni di raggi gamma. Come astronomi, misuriamo la composizione delle stelle e il percorso dominante per le esplosioni di raggi gamma richiede pochissimi atomi di ferro o altri elementi pesanti nell’atmosfera stellare.

C’è stato un enigma sul perché vediamo una varietà di composizioni nelle stelle che producono lampi di raggi gamma e questo modello offre una spiegazione.

Ashley ha inoltre spiegato: “Questo modello ci consente di prevedere come dovrebbero apparire questi sistemi in termini osservazionali in termini di temperatura e luminosità e quali sono probabilmente le proprietà del compagno. Ora siamo interessati ad applicare questa analisi per esplorare diversi astrofisici transienti, come le radio veloci, e potenzialmente possono modellare eventi più rari come i buchi neri che si trasformano in stelle.

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