Il gigante di luce rivela uno stadio evolutivo mancante

La dottoressa Varsha Ramachandran del Center for Astronomy dell’Università di Heidelberg (ZAH) e colleghi hanno rivelato la prima stella di massa media “priva di massa”. La scoperta rappresenta un anello mancante nel nostro quadro dell’evoluzione stellare verso la fusione di sistemi di stelle di neutroni, che è essenziale per la nostra comprensione dell’origine degli elementi pesanti, come l’argento e l’oro. Il Dr. Ramachandran è un ricercatore post-dottorato nel gruppo di ricerca del Dr. Andreas Sander, con sede presso l’Istituto di astronomia di Resia (ARI) della ZAH. Questi risultati sono ora pubblicati in Astronomia e astrofisica.

Il team di ricercatori ha scoperto il primo rappresentante di stelle di massa intermedia previste da tempo, ma non ancora confermate. Le “stelle troncate” sono stelle che hanno perso la maggior parte dei loro strati esterni, esponendo i loro nuclei caldi, densi e ricchi di elio, che derivano dalla fusione nucleare dell’idrogeno con l’elio. La maggior parte di queste stelle nude si forma in sistemi stellari binari dove la forte gravità di una stella si sfalda e il materiale della sua compagna si accumula.

Da molto tempo gli astrofisici conoscono le stelle astratte di piccola massa, note come sub-nane, così come le loro cugine massicce, note come stelle di Wolf-Rayet. Ma finora, non sono mai stati in grado di trovare nessuna di queste cosiddette “stelle nude di media massa”, il che solleva dubbi sul fatto che il nostro quadro teorico di base necessiti di una profonda revisione.

Scansionando stelle calde e luminose con gli strumenti spettroscopici ad alta risoluzione del VLT, Very Large Telescope dell’Osservatorio europeo meridionale in Cile, la dott.ssa Ramachandran e i suoi colleghi hanno rilevato segnali sospetti nello spettro di una stella calda un tempo massiccia. Classificato come un singolo oggetto. Un’indagine dettagliata dello spettro ha rivelato che l’oggetto non è una singola stella ma in realtà è un sistema binario, costituito da una stella di media massa e da un’attaccatura in rapida rotazione, una cosiddetta stella be che è stata avvolta dalla massa in accumulo della progenitore nudo della stella.

Il sistema si trova in una vicina galassia nana chiamata Small Magellanic Cloud (SMC). Le stelle di questa galassia hanno un’abbondanza inferiore di elementi più pesanti, che gli astrofisici chiamano semplicemente “metalli”, rispetto alle stelle massicce della nostra Via Lattea. Pertanto, le stelle massicce e povere di metalli nella SMC fungono da finestra sul passato della nostra galassia e sull’evoluzione chimica dell’universo.

La dott.ssa Ramachandran ha completato i suoi studi universitari in India, prima di trasferirsi a Potsdam, in Germania, per ottenere il suo dottorato di ricerca. Lavora da settembre 2021 presso ZAH / ARI. “Con la nostra scoperta, dimostriamo che esistono davvero ammassi perduti di queste stelle. Ma le nostre scoperte suggeriscono anche che potrebbero avere un aspetto molto diverso da quello che ci aspettavamo”, spiega il dott. Ramachandran, che aggiunge che invece di perdere completamente la loro strati, possono trattenere Tali stelle hanno una piccola ma sufficiente quantità di idrogeno sui loro nuclei di elio, il che le fa apparire molto più grandi e più fredde di quanto non siano in realtà.

“Quindi le chiamiamo ‘stelle parzialmente nude’”, aggiunge. Il dottor Andreas Sander sottolinea che il rimanente mantello di idrogeno è una forma di mascheramento. “Le stelle parzialmente nude sembrano molto simili alle normali stelle calde non nude, e quindi si nascondono essenzialmente in bella vista. Solo i dati ad alta risoluzione combinati con un’attenta analisi spettrale e modelli computerizzati dettagliati possono rivelare la sua vera natura”.

Non sorprende che siano sfuggiti al rilevamento per così tanto tempo. “Il dono speciale di questa stella era la sua massa: potrebbe sembrare alcune volte più massiccia del nostro Sole, ma questa è una luce insolita per il suo gigantesco aspetto blu”, spiega il leader del gruppo di ricerca.

Il dottor Jacob Klinke, un ricercatore indipendente presso l’Osservatorio europeo meridionale (ESO) e coautore del documento di ricerca in questione, spiega che il sistema appena scoperto funge da anello critico nella catena evolutiva che collega diverse “specie” di organismi alieni. “I nostri modelli di evoluzione stellare prevedono che tra circa un milione di anni la stella nuda esploderà come una supernova presumibilmente avvolta, lasciando dietro di sé un residuo di stella di neutroni”, afferma il dott. Klinke.

La scoperta fatta dalla dottoressa Ramachandran e dai suoi colleghi segna la prima stella nuda ancora da trovare in una galassia povera di minerali. Se il binario sopravvive all’esplosione della supernova, i ruoli delle due stelle si invertiranno: il compagno della stella Be donerà quindi massa al complesso di stelle di neutroni, diventando un cosiddetto binario Be-ray.

Tali sistemi fantastici sono considerati i progenitori degli eventi di doppia fusione di stelle di neutroni, forse le più grandi scene cosmiche osservate fino ad oggi e l’origine di elementi chimici come l’argento o l’oro. Comprendere il loro percorso di formazione è una delle maggiori sfide dell’astrofisica moderna e le osservazioni degli stadi evolutivi intermedi sono essenziali per raggiungere questo obiettivo.

“La nostra scoperta aggiunge un tassello importante al puzzle, fornendo i primi vincoli diretti su come procede l’evoluzione del trasferimento di massa in sistemi stellari così massicci”, conclude il dott. Ramachandran.