Un serpente cosmico

21 Novembre 2018

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Coils of Apep — Una straordinaria immagine di un massiccio sistema stellare triplo appena scoperto. Soprannominato Apep potrebbe essere il primo progenitore di un lampo di raggi gamma mai scoperto nella nostra galassia. I venti stellari di Apep hanno creato la nube di polvere che circonda il sistema, composto da una stella binaria e da una compagna piu' debole. Il vortice a serpentina che circonda Apep viene formato dalla collisione tra due diversi venti stellari molto potenti, che producono gli spettacolari pennacchi di polvere visibili nell'immagine. La girandola rossiccia rappresenta i dati dello strumento VISIR installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e mostra gli spettacolari pennacchi di polvere che circondano Apep. Le sorgenti bluastre al centro dell'immagine sono il sistema triplo di stelle. Anche se nell'immagine sono visibili solo due oggetti stellari, la sorgente inferiore è in realtà una stella binaria di tipo Wolf-Rayet non risolta. Il sistema triplo e' stato catturato dallo strumento a ottica adattiva NACO installato sul VLT. Crediti: ESO/Callingham et al.

Questo vortice “a serpentina”, catturato dallo strumento VISIR sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, ha davanti a sé un futuro esplosivo; è un sistema di tipo Wolf-Rayet e la probabile fonte di uno dei fenomeni più energetici dell’Universo: un lampo di luce gamma di lunga durata (GRB).

«è il primo sistema di questo tipo scoperto nella nostra Galassia», spiega Joseph Callingham dell’Istituto olandese di radioastronomia (ASTRON), autore principale dello studio che descrive questo sistema: «Non ci saremmo mai aspettati di trovare un tale sistema nel cortile dietro casa».

Il sistema, che comprende un nido di stelle massicce circondato da una “girandola” di polvere, è noto solo con un nome complicato, che fa riferimento a un catalogo, come 2XMM J160050.7-514245. Tuttavia, gli astronomi hanno deciso di scegliere per questo affascinante oggetto un nomignolo più orecchiabile: “Apep“.

Apep deve il nome alla forma sinuosa, che ricorda un serpente attorcigliato attorno alle stelle centrali. Il suo omonimo era un’antica divinità egizia, un serpente gigantesco che incarnava il caos — perfetto per un sistema violento come questo. Si credeva che Ra, il dio Sole, combattesse contro Apep ogni notte, preghiere e riti di culto avrebbero assicurato la vittoria di Ra e il ritorno del Sole.

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I GRB sono tra le esplosioni più potenti nell’Universo. Hanno una durata che varia da pochi millesimi di secondo a qualche ora, possono rilasciare tanta energia quanta ne produce il Sole in tutta la sua vita. Si pensa che i GRB a lunga durata — quelli che durano per più di 2 secondi — siano prodotti dalle esplosioni di supernova di stelle Wolf-Rayet che ruotano rapidamente.

Alcune delle stelle più massicce evolvono in stelle di Wolf-Rayet verso la fine della propria vita. Questo stadio è di breve durata, la Wolf-Rayet sopravvive in questa fase solo per poche centinaia di migliaia di anni — un battito di ciglia in termini cosmologici. Durante questo periodo, enormi quantità di materiale vengono lanciate dalla stella sotto forma di un potente vento stellare, spingendo materia verso l’esterno a milioni di chilometri all’ora. La velocità dei venti stellari di Apep è stimata a un valore strabiliante di 12 milioni di km/h!

Questi venti stellari hanno creato gli elaborati pennacchi che circondano il sistema triplo di stelle — composto da un sistema stellare binario e da una singola stella compagna, legati dalla gravità reciproca. Anche se nell’immagine sono visibili solo due oggetti stellari, la sorgente inferiore è in realtà una stella binaria di tipo Wolf-Rayet non risolta. È lei la responsabile della forma a serpentina che circonda Apep, formatasi nella scia dei venti stellari prodotti dalle due stelle Wolf-Rayet che la compongono.

Confrontati con la straordinaria velocità dei venti di Apep, la girandola di polvere si muove verso l’esterno a un ritmo lento, “strisciando” a meno di 2 milioni di km/h (!). Si pensa che la forte discrepanza tra la velocità dei rapidi venti stellari di Apep e quella della pigra girandola di polvere sia dovuta a una delle stelle del sistema binario che lancia un vento veloce ma anche uno più lento — in diversa direzione.

Tutto ciò porta a pensare che la stella stia subendo una rotazione quasi critica, cioè stia ruotando così velocemente da trovarsi sul punto di distruggersi. Ed è a quel punto, quando collassa, che una stella Wolf-Rayet con una rotazione così rapida dovrebbe produrre un GRB di lunga durata.

Callingham, ora presso l’Istituto olandese di radioastronomia (ASTRON), ha svolto parte di questa ricerca mentre lavorava presso l’Università di Sydney con Peter Tuthill, a capo del gruppo di ricerca. Oltre alle osservazioni dei telescopi dell’ESO, l’equipe utilizza anche il telescopio Anglo-Australiano presso il Siding Spring Observatory, in Australia.

Il risultato è stato presentato nell’articolo intitolato “Anisotropic winds in Wolf-Rayet binary identify potential gamma-ray burst progenitor” pubblicato dalla rivista Nature Astronomy il 19 novembre 2018.