La prima stella di neutroni nella galassia di Andromeda

La galassia di Andromeda è uno degli oggetti celesti più studiati di sempre. Fin dall'invenzione del telescopio, quello di M 31 è stato uno dei panorami cosmici più visitati dagli astronomi. Tuttavia, prima di oggi nessun occhio, né umano né robotico, era riuscito a individuare una particolare classe di stelle - le stelle di neutroni - all'interno della vasta galassia aliena. Ora, il telescopio spaziale europeo XMM-Newton potrebbe aver finalmente scovato una di queste elusive stelle in Andromeda.

Le stelle di neutroni sono i piccoli e densissimi resti di stelle massicce giunte al termine del loro ciclo evolutivo ed esplose in forma di drammatiche e potenti supernove. Queste stelle sono caratterizzate da rotazioni molto veloci che fanno sì che i getti di raggi-X e raggi gamma provenienti dai loro poli magnetici puntino verso la Terra a intermittenza, un po' come un faro nella notte.
Spesso, queste pulsar risiedono in sistemi binari in cui il materiale della stella compagna viene rapidamente risucchiato lungo le linee del campo magnetico della stella di neutroni, accelerandone la rotazione e provocando lampi di raggi-X ad alta energia. Nel corso dei decenni, gli astronomi hanno scoperto numerosi sistemi binari di questo tipo all'interno della nostra Via Lattea; tuttavia, ci sono voluti anni per analizzare l'archivio dei dati raccolti dal potente occhio di XMM-Newton e rivelare finalmente la prima stella di neutroni in Andromeda.

La stella completa una rotazione sul proprio asse ogni 1.2 secondi e si ciba di una compagna di natura stellare che le orbita intorno ogni 1.3 giorni. La pulsar è stata catalogata come 3XMM J004301.4+413017, o 3X J0043 in breve.

"Ci aspettavamo di rilevare segnali periodici tra le più luminose sorgenti di raggi-X in Andromeda, in linea con ciò che avevamo già trovato negli anni '60 e '70 nella nostra stessa galassia," spiega Gianluca Israel dell'INAF. "Tuttavia, pulsar così persistenti e luminose come questa sono un qualcosa di ancora peculiare, in un certo senso, quindi non era del tutto scontato che ne avremmo trovata una anche in Andromeda. Abbiamo analizzato i dati d'archivio raccolti tra il 2000 e il 2013, ma solo nel 2015 siamo finalmente stati in grado di identificare questo oggetto nella spirale esterna della galassia. L'oggetto risulta visibile in appena due delle 35 misurazioni effettuate."

Anche se i meccanismi che regolano questo straordinario sistema sono ancora perlopiù sconosciuti, i dati di XMM-Newton suggeriscono che questa coppia sia particolarmente insolita ed esotica.

"Potrebbe essere una cosiddetta pulsar binaria peculiare a raggi-X di piccola massa, in cui la stella compagna è meno massiccia del nostro Sole, oppure potrebbe trattarsi di un sistema binario di massa intermedia, con la compagna dotata di circa due masse solari," spiega Paolo Esposito dell'INAF. "Abbiamo bisogno di ottenere ulteriori osservazioni della pulsar e della sua compagna per determinare quale dei due scenari sia più probabile."

"La celebre galassia di Andromeda è da molto tempo una fonte di emozionanti scoperte, e ora un intrigante segnale periodico è stato scoperto dalla nostra punta di diamante nella ricerca dei raggi-X," aggiunge Norbert Schartel dell'ESA. "Ora siamo in una posizione migliore per scoprire altri oggetti simili in Andromeda, sia con XMM-Newton che con missioni future, come l'osservatorio di nuova generazione ATHENA dell'ESA."

Photo copyright: Andromeda: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J. Fritz, U. Gent/XMM-Newton/EPIC/W. Pietsch, MPE; data: P. Esposito et al. (2016)