Buco nero nella Nova Muscae 1991

Le novae a raggi X formano una sottoclasse delle stelle binarie a raggi X di piccola massa, che tipicamente consistono in una stella di neutroni che "strappa" gravitazionalmente del materiale ad una compagna vicina. In alcuni casi l'oggetto responsabile di questa cattura di materiale può essere un buco nero. Lo studio della controparte ottica di questi sistemi (nel nostro caso della stella che sta cedendo massa) è di importanza fondamentale per capire l'origine dell'emissione di raggi X di questi oggetti cosmici.

La nova Muscae 1991 è stata scoperta proprio in una survey della controparte ottica della sorgente X GRS1121-68. La posizione della nova, la sua curva di luce e l'evoluzione del suo spettro hanno portato all'identificazione della nova come un sistema binario. La sorgente GRS1121-68 fu osservata per la prima volta il 9 gennaio 1991 dal satellite per osservazioni X Ginga, e venne rintracciata il giorno successivo dal sovietico GRANAT. Messisi subito al lavoro, gli astronomi del NTT scoprirono come controparte ottica della sorgente una stella nova: la nova Muscae 1991 appunto. La curva di luce dell'oggetto era simile a quella di una nova classica, come anche l'aumento di magnitudine (circa 8 mag.): ma le sorprese dovevano venire dall'analisi spettrale dell'oggetto. Nello spettro della nova erano completamente assenti le righe del ferro ionizzato due volte, dell'ossigeno e del sodio ionizzati una volta: dominavano invece le righe di Balmer e le linee di emissione di elio e azoto fortemenente spostate verso il blu. Possiamo cercare di stimare l'eccesso di questo spostamento (che si fa solitamente in termini di indice di colore B-V) in diversi modi: un'indicazione preliminare viene dall'analisi delle linee di assorbimento del NaD. Usando una relazione empirica messa a punto da Barbon et al. si trova un eccesso B-V di circa 0.3, consistente con le misure del satellite IUE.

La distanza stimata della nova Muscae 1991 ancora incerta: non essendo quest'ultima una nova classica, la relazione tra magnitudine assoluta al massimo e distanza inapplicabile. Alternativamente la distanza può essere stimata attraverso la relazione lineare che la lega alle righe di NaD: si ottiene così un valore di circa 1,4 kpc. Inoltre il surplus di energia luminosa emesso nell'ultravioletto stimato in circa 4 * 10^34 erg/s, mentre la luminosità nella banda X di circa 10^37 erg/s. Questi valori sono in accordo con il modello tipico di un sistema binario X di piccola massa. La stella che sta cedendo massa nel sistema dovrebbe essere un astro di sequenza principale di spettro K5 - M0: i dati osservativi indicano che il grande rilascio di energia X della sorgente dovuto all'energia potenziale gravitazionale liberata durante il trasferimento di materia dalla stella di sequenza principale al disco di accrescimento della sua compagna. Questa produzione energetica, di circa 4 ordini di grandezza maggiore di quella di una variabile cataclismatica, fa supporre che l'oggetto compatto nel sistema dellla sorgente X una stella di neutroni, o con una probabilità non trascurabile, un buco nero. Lo studio della natura binaria della nova Muscae 1991 coinvolgerà per i prossimi mesi numerosi osservatori in tutto il pianeta.