Come il cannibalismo stellare illumina l’evoluzione cosmica
La scoperta di stelle spogliate in orbita attorno a stelle Be
Gli astronomi che utilizzano l’Array CHARA dello Stato della Georgia hanno rilevato la debole luce di corpi stellari spogliati accanto a stelle predatrici. Queste misurazioni sensibili hanno rilevato direttamente il debole bagliore delle stelle cannibalizzate. La nuova ricerca, guidata dal dottorando Robert Klement, è stata pubblicata su The Astrophysical Journal . Il lavoro identifica nuove orbite di stelle subnane spogliate che circondano stelle massicce a rotazione rapida, portando a una nuova comprensione della traiettoria di vita delle stelle binarie strette.
• La scoperta di stelle spogliate in orbita attorno a stelle Be
• Progressi osservativi presso CHARA
• I meccanismi della cannibalizzazione stellare
• L’importanza delle scoperte di CHARA
Progressi osservativi presso CHARA
Lavorando con i colleghi presso l’Array CHARA a Mount Wilson, in California, Klement ha puntato i potenti telescopi su una collezione di stelle a linea di emissione B relativamente vicine, o “stelle Be” in breve. Queste sono stelle a rotazione rapida che si pensa ospitino insoliti compagni in orbita. Le stelle Be sono probabilmente formate in intense interazioni tra coppie strette di stelle. Gli astronomi scoprono che molte stelle si verificano in tali coppie, una tendenza particolarmente vera tra le stelle più massicce del nostro Sole. Le coppie con piccole separazioni affrontano un destino tumultuoso, poiché crescono di dimensioni con l’età e possono raggiungere una dimensione simile alla loro separazione.
Quando ciò accade, il gas dalla stella in crescita può attraversare il divario tra la coppia, in modo che il compagno possa banchettare con il flusso di gas trasferito. Questo processo di cannibalizzazione alla fine spoglierà la stella donatrice di massa di quasi tutto il suo gas e lascerà dietro di sé il piccolo nucleo caldo del suo precedente centro di combustione nucleare.
I meccanismi della cannibalizzazione stellare
Gli astronomi hanno previsto che il flusso di trasferimento di massa fa sì che la stella compagna aumenti la velocità di rotazione e diventi un rotatore molto veloce. Alcune delle stelle a rotazione più veloce si trovano come stelle Be. Le stelle Be ruotano così velocemente che parte del loro gas viene espulso dalle loro zone equatoriali per formare un anello di gas in orbita.
Fino ad ora, questa fase prevista nella vita delle coppie binarie strette ha eluso gli astronomi perché le separazioni delle stelle sono troppo piccole per essere viste con i telescopi convenzionali e perché i corpi stellari spogliati sono nascosti nell’abbagliamento dei loro compagni luminosi. Tuttavia, i telescopi dell’Array CHARA dello Stato della Georgia hanno offerto ai ricercatori i mezzi per trovare le stelle spogliate.
I ricercatori volevano determinare se le stelle Be fossero state accelerate dalla trasferimento di massa e ospitassero stelle spogliate in orbita. Klement ha intrapreso un programma di osservazione biennale presso CHARA, e il suo lavoro ha rapidamente dato i suoi frutti. Ha scoperto la debole luce di compagni spogliati in nove delle 37 stelle Be. Si è concentrato su sette di questi obiettivi ed è stato in grado di seguire il moto orbitale del cadavere stellare attorno alla stella Be.
“Le orbite sono importanti perché ci permettono di determinare le masse delle coppie stellari”, ha detto Klement. “Le nostre misurazioni di massa indicano che le stelle spogliate hanno perso quasi tutto. Nel caso della stella HR2142, la stella spogliata è probabilmente passata da 10 volte la massa del Sole a circa una massa solare”.
Le stelle spogliate non sono state rilevate attorno a ogni stella Be, e i ricercatori ritengono che in alcuni di questi casi, il cadavere si sia trasformato in una piccola stella nana bianca, troppo debole per essere rilevata anche con l’Array CHARA. In altri casi, può essere che l’interazione sia stata così intensa che le stelle si sono fuse per diventare una stella a rotazione rapida.
Klement sta ora estendendo la ricerca di stelle spogliate in orbita attorno a stelle Be nel cielo meridionale utilizzando l’Interferometro del Very Large Telescope dell’Osservatorio Europeo Australe in Cile. Sta anche lavorando con Luqian Wang presso gli Osservatori di Yunnan in Cina in una ricerca che utilizza il Telescopio Spaziale Hubble della NASA per rilevare la debole luce dei compagni spogliati. Poiché questi cadaveri sono caldi, sono relativamente più luminosi nelle lunghezze d’onda ultraviolette che possono essere osservate solo con il Telescopio Spaziale Hubble.
L’importanza delle scoperte di CHARA
“Questa indagine sulle stelle Be – e la scoperta di nove stelle compagne deboli – dimostra davvero la potenza di CHARA”, ha detto Alison Peck, direttore del programma nella Divisione Scienze Astronomiche della National Science Foundation, che supporta l’Array CHARA. “Utilizzare la risoluzione angolare eccezionale e l’alto intervallo dinamico dell’array ci permette di rispondere a domande sulla formazione e l’evoluzione delle stelle che non sono mai state possibili rispondere prima”.
Douglas Gies, direttore dell’Array CHARA, ha affermato che la ricerca ha finalmente scoperto una fase chiave nascosta nella vita delle coppie stellari strette.
“L’indagine CHARA sulle stelle Be ha rivelato direttamente che queste stelle sono state create attraverso una trasformazione all’ingrosso per trasferimento di massa”, ha detto Gies. “Stiamo ora vedendo, per la prima volta, il risultato del banchetto stellare che ha portato alle stelle spogliate”.