Nel cuore della galassia NGC 7793, a circa 10 milioni di anni luce dalla Terra, una stella di neutroni sta divorando materia a un ritmo straordinario, offrendo agli astrofisici una finestra privilegiata su uno dei processi più estremi dell'universo: l'accrescimento supercritico. Questo fenomeno, che genera emissioni di raggi X di intensità straordinaria, rappresenta ancora un enigma per la comunità scientifica, ma nuove osservazioni condotte su un arco temporale di oltre un decennio stanno finalmente svelando dettagli cruciali sul suo meccanismo. Lo studio, basato sui dati raccolti da quattro diversi osservatori spaziali tra il 2011 e il 2024, documenta cambiamenti drammatici nel comportamento di questo oggetto celeste, fornendo indizi fondamentali per comprendere come la materia possa accumularsi su corpi celesti compatti in condizioni di gravità estrema.
L'oggetto al centro della ricerca è catalogato come NGC 7793 P13, una stella di neutroni che sta accumulando gas dalla compagna stellare a un ritmo che supera di gran lunga quello considerato teoricamente sostenibile. Quando la materia precipita verso un oggetto compatto come una stella di neutroni o un buco nero, il processo di accrescimento genera emissioni elettromagnetiche intense. Nel caso specifico dell'accrescimento supercritico, quantità straordinarie di gas vengono attratte dalla gravità del corpo celeste, producendo luminosità in raggi X che possono essere centinaia o migliaia di volte superiori al limite di Eddington, la soglia teorica oltre la quale la pressione di radiazione dovrebbe respingere la materia in caduta.
Il team di ricerca ha analizzato sistematicamente i dati d'archivio di quattro strumenti d'osservazione di punta: XMM-Newton dell'Agenzia Spaziale Europea, Chandra e NuSTAR della NASA, e NICER installato sulla Stazione Spaziale Internazionale. Questa sinergia osservativa ha permesso di tracciare con precisione senza precedenti l'evoluzione della luminosità e del periodo di rotazione di P13. La stella di neutroni ruota su se stessa con un periodo di 0,4 secondi con un'accelerazione costante, un parametro cruciale poiché il gas in caduta trasferisce momento angolare all'oggetto compatto, accelerandone la rotazione.
I risultati rivelano dinamiche sorprendenti: nel 2021, P13 è entrata in una fase di bassa luminosità, per poi riprendere a brillare nel 2022. Entro il 2024, la sua emissione aveva raggiunto livelli oltre due ordini di grandezza superiori rispetto al minimo del 2021, un incremento di oltre cento volte in soli tre anni. Ancora più significativo, durante la fase di riaccensione nel 2022, il tasso di accelerazione della velocità di rotazione è raddoppiato, mantenendosi costante fino al 2024. Questa correlazione tra luminosità e accelerazione rotazionale suggerisce che la geometria del sistema di accrescimento sia cambiata radicalmente durante la fase di quiescenza.
Il modello teorico prevede che il gas in caduta formi strutture colonnari sopra i poli magnetici della stella di neutroni, le cosiddette colonne di accrescimento, dalle quali viene emessa la radiazione X più intensa. La rotazione della stella produce pulsazioni X coerenti osservabili dalla Terra. Le analisi dettagliate delle pulsazioni condotte dal team hanno rivelato che l'altezza di queste colonne di accrescimento varia in sincronia con la modulazione del flusso su scala decennale, un elemento che potrebbe rappresentare la chiave per comprendere come il sistema regoli il flusso di materia in condizioni estreme.
La particolarità di P13 risiede anche in un apparente paradosso rilevato da studi precedenti: pur essendo sia la velocità di rotazione che la luminosità parametri efficaci per stimare la quantità di gas accresciuto, per questo oggetto non era stata individuata una relazione chiara tra i due. Le nuove osservazioni risolvono questo enigma, dimostrando che esiste effettivamente una correlazione, ma che questa diventa evidente solo analizzando l'evoluzione su scala di oltre un decennio e considerando le transizioni tra fasi di alta e bassa attività.
L'accrescimento supercritico è un fenomeno di interesse cruciale nell'astrofisica moderna, poiché potrebbe spiegare non solo le sorgenti ultraluminose di raggi X osservate in numerose galassie, ma anche fornire indizi sulla formazione dei buchi neri supermassicci primordiali. Comprendere come la materia possa accumularsi a tassi così elevati sfidando i limiti teorici ha implicazioni che vanno oltre lo studio delle singole stelle di neutroni, toccando questioni fondamentali sull'evoluzione delle galassie e sulla crescita degli oggetti compatti nell'universo primordiale.
