27 Set 2018 Geyser Emessi da Stelle Colossali
Gli astrofisici hanno individuato una spiegazione per i violenti “cambiamenti di umore” cui vanno soggette le stelle più massicce, più luminose e più rare dell’Universo. Queste stelle titaniche, chiamate variabili blu luminose, sperimentano violente eruzioni simili a geyser stellari, durante le quali espellono nello spazio quantità di materiale pari a interi pianeti nel giro di giorni. Lo studio è pubblicato su Nature.
Le LBV (Luminous blue variables) sono stelle ipergiganti di classe spettrale O o B, caratterizzate da variazioni nella propria luminosità e da episodici comportamenti esplosivi, instabilità la cui causa è rimasta per decenni un mistero. Ora nuove simulazioni tridimensionali realizzate da un team di astrofisici suggeriscono che il moto turbolento negli strati esterni di una stella massiccia crei addensamenti di materiale stellare. Dopo aver espulso una data quantità di materiale, la stella “si tranquillizza”, fino a che si ricreano i suoi strati esterni e il ciclo ricomincia.
“Questa scoperta rappresenta un importante passo avanti nella comprensione della vita e della morte delle stelle più grandi dell’Universo”, spiega Matteo Cantiello del Flatiron Institute a New York. “Queste stelle massicce, nonostante il loro numero ridotto, hanno un’importanza fondamentale nell’evoluzione delle galassie, grazie ai loro venti stellari e alle esplosioni di supernova cui vanno soggette. E quando muoiono si lasciano alle spalle buchi neri”. Le variabili blu luminose sono incredibilmente rare: ne sono state individuate appena una dozzina nella nostra galassia. Tali stelle colossali possono avere masse superiori a 100 masse solari e sono eccezionalmente luminose: le più brillanti superano la luminosità del Sole di un milione di volte. La radiazione cocente spinge la materia nello spazio, in quanto l’assorbimento e la riemissione di un fotone da un atomo ha come risultato una spinta verso l’esterno.
Secondo gli scienziati il tiro alla fune tra la gravità possente che spinge il materiale verso l’interno e la luminosità estrema che lo trascina verso l’esterno è responsabile delle eruzioni caratteristiche delle variabili blu luminose. L’assorbimento di un fotone da parte di un atomo richiede che gli elettroni siano legati in orbita attorno al nucleo dell’atomo. Negli strati più profondi e più caldi di una stella la materia invece si comporta come un plasma, con elettroni liberi. Negli strati esterni più freddi gli elettroni iniziano a ricombinarsi con gli atomi, che possono quindi assorbire di nuovo fotoni. Secondo ipotesi precedenti, elementi come l’elio presenti negli strati esterni assorbirebbero abbastanza fotoni da sovrastare la gravità ed essere espulsi nello spazio sotto forma di eruzioni. Ma i calcoli finora effettuati sulla base di modelli monodimensionali non collimavano con questa ipotesi: gli strati esterni non risultavano sufficientemente densi da catturare abbastanza luce per sovrastare la gravità.
Secondo il team, tuttavia, quei calcoli erano troppo semplici per descrivere la dinamica dei processi in gioco nelle stelle colossali. I ricercatori hanno quindi creato una dettagliata e complessa simulazione tridimensionale per verificare come materia, calore e luce fluiscono e interagiscono all’interno delle stelle ipergiganti. I nuovi calcoli hanno rivelato che la convezione e il rimescolamento negli strati esterni della stella fanno sì che alcune regioni diventino più dense di altre, laddove gli addensamenti si rivelano sufficientemente opachi da venire espulsi nello spazio dalla radiazione stellare. Tali eruzioni colossali avvengono su tempi scala che vanno da giorni a settimane, mentre la stella varia in luminosità. Secondo il team queste stelle titaniche possono spargere nello spazio circostante una massa pari a circa due volte quella terrestre ogni anno.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine un’istantanea della simulazione
Credit: Joseph Insley/Argonne Leadership Computing Facility
https://phys.org/news/2018-09-elusive-stellar-geysers-revealed-d.html
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