Studiare la fase finale dell’evoluzione stellare

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. D’altro canto, i buchi neri in accrescimento erano i soli oggetti 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.