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Per la prima volta, gli astronomi hanno studiato una stella morta situata nel cuore di un cimitero cosmico di corpi stellari della stessa età.
Il resto stellare, una nana bianca, si trova al centro di una nube di rottami stellari, gas e polvere che gli astronomi chiamano nebulosa planetaria. Si trova nell’ammasso stellare aperto Messier 37, a circa 4.500 anni luce dalla Terra. Lo studio di questa nana bianca e dei suoi dintorni non solo potrebbe rivelare come è morta, quasi come esaminare una scena del crimine cosmico, ma potrebbe anche dare agli astronomi uno sguardo su come sarà il nostro sistema solare tra circa 5 miliardi di anni.
Questo perché, quando il Sole esaurirà il carburante per i suoi processi intrinseci di fusione nucleare, si gonfierà fino a diventare una gigante rossa. I suoi strati esterni gonfiati inghiottiranno poi i pianeti interni, inclusa la Terra. Quindi, man mano che il suo guscio di materiale stellare si espande e si raffredda, il sole diventerà una nebulosa planetaria – che confusamente non ha nulla a che fare con i pianeti – e il suo nucleo si trasformerà in una nana bianca in via di estinzione.
Il Messier 37 a forma di farfalla è un open ammasso di stelle; si pensa che le stelle all’interno siano nate dalla stessa vasta e densa nube di gas e polvere più o meno nello stesso periodo. Ciò significa che, studiando una stella morta in questo ammasso, gli scienziati possono ottenere un quadro migliore di come le stelle della stessa età (ma con masse diverse) si evolvono e muoiono.
In questo modo, gli ammassi aperti fungono da laboratorio cosmico perfetto per testare le teorie dell’evoluzione stellare.
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Le stelle massicce vivono velocemente e muoiono giovani
Finora, gli astronomi hanno scoperto solo tre ammassi stellari aperti contenenti nebulose planetarie, e le stelle nane bianche sepolte nel cuore di questi cimiteri stellari non sono mai state studiate. Prima d’ora, s’intende.
“Le stelle di un ammasso hanno tutte la stessa età; questo ha un significato speciale per l’astrofisica”, afferma Klaus Werner, leader del gruppo di studio e professore all’Università di Tubinga. detto in un comunicato. “Più una stella è massiccia, più velocemente consuma il suo combustibile nucleare fondendo l’idrogeno in elio. Quindi la sua vita è più breve e si evolve in una nana bianca più velocemente.”
Parte del processo stellare che non è ancora del tutto compresa è la velocità con cui le stelle perdono massa prima di entrare nelle fasi di nana bianca, con la relazione tra la massa di nascita e la massa di morte di una stella chiamata “relazione di massa iniziale-finale”. In altre parole, la massa di una nana bianca può essere direttamente collegata alla massa della stella che morì per crearla. Stelle come il nostro Sole perdono poco meno della metà della loro massa nel momento in cui si evolvono in nane bianche. Le stelle con una massa otto volte superiore a quella del Sole perdono circa l’80% della loro massa”, ha spiegato Werner. “I dati relativi alle nane bianche molto giovani sono particolarmente preziosi, poiché queste sono le stelle centrali delle nebulose planetarie.”
Werner ha aggiunto che nessuna delle stelle centrali morte delle nebulose planetarie è stata studiata prima perché sono tutte molto distanti e, come le nane bianche, sono anche molto deboli. Il team ha risolto questo problema addestrando uno dei più grandi telescopi del pianeta – il Gran Telescopio Canarias sull’isola di La Palma nelle Isole Canarie – sul cimitero cosmico di Messier 37.
Hanno poi valutato l’emissione luminosa della nana bianca e hanno stabilito che attualmente possiede circa l’85% della massa del sole. Ciò indica che la stella che morì lasciandosi dietro questo resto stellare aveva una massa equivalente a 2,8 volte quella del sole. Significa anche, secondo Werner, che la stella ha perso il 70% della sua materia nel corso della sua vita.
Inoltre, il team è stato in grado di determinare la composizione chimica della nana bianca in Messier 37, scoprendo che stranamente mancava idrogeno sulla sua superficie. Ciò indica che è stata coinvolta in qualche forma di evento violento nel suo passato, come una breve esplosione di fusione nucleare – qualcosa che le nane bianche possono subire quando strappano materiale da un compagno binario e lo avvicinano.
Una migliore comprensione della relazione di massa iniziale-finale è vitale per decifrare quanto tempo vivrà una stella e se la sua fase finale sarà una nana bianca, una stella di neutroni o, eventualmente, un buco nero. La relazione può anche aiutare a determinare se una stella in agonia innescherà una supernova, diffondendo così nell’universo tutto il materiale che ha forgiato durante la sua vita. Quel materiale diventerebbe quindi la base per la prossima generazione di stelle.
“Nuove generazioni di stelle si formano dalla materia espulsa, arricchita di elementi pesanti come prodotti di reazioni nucleari”, ha concluso Werner. “Questo è ciò da cui dipende l’evoluzione chimica delle galassie – e, in ultima analisi, dell’intero universo”.
La ricerca del team è stata pubblicata l’11 ottobre sulla rivista Astronomia e astrofisica.
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