Un Tripudio di Stelle Giganti

Un Tripudio di Stelle Giganti

Un team internazionale di astronomi ha individuato una sorprendente sovrabbondanza di stelle colossali all’interno della nostra vicina galattica, la Grande Nube di Magellano, più precisamente nella poderosa regione di formazione stellare 30 Doradus. La scoperta può avere conseguenze di vasta portata per lo studio dell’evoluzione delle stelle e dell’Universo stesso. I risultati sono stati pubblicati su Science.

Fabian Schneider dell’University of Oxford, a guida dello studio, ha affermato: “Ci siamo meravigliati quando abbiamo capito che la regione 30 Doradus ha fatto nascere molte più stelle di massa elevata rispetto alle previsioni”. Il team ha utilizzato il Very Large Telescope dell’ESO come parte della VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS) per osservare quasi 1000 stelle massicce in 30 Doradus, una vasta nursery stellare nota anche come Nebulosa Tarantola. Il team si è avvalso di analisi dettagliate di circa 250 stelle con masse tra 15 e 200 volte quella solare, per determinare la distribuzione delle masse di una popolazione di stelle massicce nella nube in base alla massa teorica iniziale al momento della formazione, la cosiddetta funzione di massa iniziale (initial mass function, IMF).

Le stelle massicce sono particolarmente importanti per gli astronomi a causa dell’enorme influenza che hanno sul loro ambiente circostante. Possono esplodere in spettacolari supernove alla fine della loro vita, formando alcuni tra gli oggetti più esotici dell’Universo: stelle di neutroni e buchi neri. Fino a tempi recenti era controversa persino l’esistenza di stelle fino a 200 masse solari, ma lo studio dimostra che è ammissibile una massa alla nascita di 200-300 masse solari.

In gran parte dell’Universo fino ad oggi osservato dagli astronomi le stelle sono tanto più rare quanto più sono massicce. La funzione di massa iniziale prevede che la gran parte della massa stellare sia racchiusa in stelle di piccola massa, e che meno dell’1 percento di tutte le stelle siano nate con masse oltre 10 volte quella solare. Misurare la proporzione di stelle massicce è estremamente difficile, prima di tutto per la loro scarsità: sono ben pochi i luoghi nell’Universo locale in cui si può realizzare uno studio di questo tipo. Le stelle massicce vivono una vita brillante e accelerata, e muoiono in fretta dal punto di vista cosmico.

Il team si è indirizzato su 30 Doradus, la più grande regione di formazione stellare nelle vicinanze, sede di alcune delle stelle più massicce mai scoperte e situata nella Grande Nube di Magellano, una piccola galassia a bassa metallicità, e pertanto più simile alle galassie primordiali rispetto alla Via Lattea. I ricercatori hanno determinato le masse di stelle giganti con particolari strumenti osservativi, teorici e statistici. Questo vasto campione ha permesso agli scienziati di dimostrare che le stelle massicce sono molto più numerose rispetto a quanto previsto dai modelli teorici. Le stelle hanno prodotto gran parte degli elementi chimici più pesanti dell’elio, dall’ossigeno che respiriamo al ferro nel nostro sangue. Durante la loro esistenza le stelle massicce producono quantità ingenti di radiazione ionizzante ed emettono poderosi venti stellari: la radiazione delle stelle massicce è stata fondamentale per la reionizzazione dell’Universo dopo l’età oscura, e la loro evoluzione guida l’evoluzione delle galassie.

“I risultati hanno conseguenze a lungo termine per la nostra comprensione del cosmo: potrebbe esserci una percentuale di supernove superiore del 70 percento rispetto al previsto, il triplo di elementi chimici prodotti e quasi quattro volte la radiazione ionizzante proveniente da massicce popolazioni stellari. Inoltre il tasso di formazione dei buchi neri potrebbe essere incrementato del 180 percento, il che si traduce direttamente in un aumento corrispondente, rispetto ai modelli teorici, delle fusioni di buchi neri binari come quelle recentemente individuate grazie alla rilevazione delle onde gravitazionali”.

La ricerca del team lascia molte questioni aperte, sulle quali i ricercatori intendono investigare in futuro: quanto queste scoperte possano dirsi universali e quali siano le conseguenze per l’evoluzione del nostro Universo e per la frequenza di eventi estremi come supernove e fusioni di buchi neri o stelle di neutroni.
[ Barbara Bubbi ]

https://phys.org/news/2018-01-massive-stars-nearby-galaxy-reveals.html

Nell’immagine ripresa dal telescopio Hubble ammassi di stelle nella regione di formazione stellare 30 Doradus
Credit: NASA, ESA, and E. Sabbi (ESA/STScI)