Risolto il “puzzle astronomico” di Cygnus X-3: il suo segreto è una sorgente galattica nascosta
Il mistero di Cygnus X-3, la potente sorgente di raggi X situata a 37.000 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Cigno, conosciuta anche come “puzzle astronomico” per il suo comportamento di difficile interpretazione, sembra essere stato finalmente risolto: la forte emissione, che rende Cygnus X-3 una delle sorgenti di raggi X più forti della Via Lattea, non è legata alla sola radiazione prodotta dal sistema, ma anche all’amplificazione esercitata da ciò che nasconde la sorgente, un involucro di materia densa e opaca che riflette la radiazione prima che arrivi a noi. In altre parole, ciò che vediamo della sorgente Cygnus X-3 – che si ritiene che sia formata da un oggetto compatto (un buco nero o una stella di neutroni) che attira a sé un flusso di gas da una stella compagna – sarebbe la radiazione riflessa dalla materia che circonda la sorgente stessa, probabilmente polveri e gas che non vengono catturati ma creano un deflusso attorno all’oggetto.
Per comprendere la natura del sistema, Cygnus X-3 è stato ampiamente studiato negli ultimi anni, ma il punto di svolta nella comprensione del suo segreto è arrivato grazie a IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), l’osservatorio spaziale che misura la polarizzazione dei raggi X cosmici, lanciato nel 2021 nell’ambito della collaborazione tra la NASA e l’Agenzia spaziale italiana (ASI). “Utilizzando l’IXPE – spiega il team di astronomi che è arrivato alla scoperta – abbiamo trovato un’elevata polarizzazione lineare dei raggi X, pari a oltre il 20 percento, che non può essere spiegata con nessun modello applicabile alle altre sorgenti di questo tipo. Abbiamo quindi dovuto svilupparne uno appositamente”.
Come dettagliato nello studio appena pubblicato Nature Astronomy, gli studiosi hanno infatti dovuto mettere a punto un modello apposito, basato sull’assunzione che ciò che vediamo non è la radiazione emessa direttamente, ma quella che arriva a noi dopo essere stata riflessa. Ciò ha portato i ricercatori a ritenere che l’emissione sia amplificata dalla materia che circonda l’oggetto compatto: parte del gas che l’oggetto compatto attira a sé dalla stella compagna non verrebbe catturato ma produrrebbe un deflusso attorno all’oggetto stesso.
“Abbiamo scoperto che l’oggetto compatto è circondato da un involucro di materia densa e opaca – ha affermato Alexandra Veledina, ricercatrice presso l’Università di Turku (Finlandia) e autrice principale dello studio – . L’elevata luminosità che osserviamo è un riflesso della radiazione da parte delle pareti interne di questo involucro, simile a un imbuto con l’interno a specchio”.
Questa scoperta ha portato alla classificazione di Cygnus X-3 come una sorgente di raggi X ultra-luminosa (Ulx). “Le Ulx sono tipicamente osservate come puntini luminosi nelle immagini delle galassie lontane – ha precisato Juri Poutanen dell’Università di Turku e coautore della ricerca – . Le loro emissioni sono amplificate dall’imbuto che circonda l’oggetto compatto. Tuttavia, a causa delle enormi distanze di queste sorgenti, esse appaiono relativamente deboli ai telescopi a raggi X. La nostra scoperta ha ora svelato un corrispettivo estremamente luminoso di queste lontane Ulx anche all’interno della nostra galassia”.
La possibilità di osservare questo tipo di sorgenti anche nella Via Lattea farà progredire la nostra comprensione di questi sistemi. “Del resto, la materia densa e opaca (come quella che determina l’amplificazione dei raggi X di Cygnus X-3, ndr) finora è stata osservata solo in buchi neri supermassicci, che hanno masse milioni di volte più grandi – ha evidenziato Andrea Marinucci, ricercatore all’Asi e coautore dello studio – . Questo rende l’osservazione IXPE di Cygnus X-3 davvero unica, poiché mette in relazione oggetti compatti di qualche massa solare con quelli più massicci al centro di galassie lontane come Circinus e Ngc 1068”.
