Censimento cosmico in formato XXL

Il suo nome non lascia dubbi: XXL è il più grande censimento di ammassi di galassie mai realizzato dal telescopio XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Un ambizioso progetto che ha coinvolto circa cento scienziati da tutto il mondo, tra cui numerosi dell’INAF e che ora inizia a dare i suoi frutti. I primi risultati scientifici dell’accurata indagine vengono pubblicati oggi in 13 articoli di un numero speciale della rivista Astronomy & Astrophysics. Il team di XXL ha scoperto, tra le altre cose, ben cinque superammassi di galassie, sterminati agglomerati di migliaia di galassie che si estendono nell’universo per decine di milioni di anni luce. Il team di XXL ha pure scoperto che la densità degli ammassi nello spazio sembra più bassa di quella predetta utilizzando le misure della radiazione di fondo cosmico a microonde.   Per chiarire l’origine di questa discrepanza ed affinare i modelli cosmologici e le loro predizioni sull’evoluzione dell’universo, occorrerà ulteriore lavoro sulla determinazione precisa delle masse degli ammassi, utilizzando informazioni da tutto lo spettro elettromagnetico. La complessa struttura di vuoti, filamenti e ammassi che definiscono oggi la trama del cosmo ha origine dalle piccole perturbazioni di densità che erano presenti nell’universo primordiale, perturbazioni di cui la radiazione cosmica di fondo porta memoria. La storia di come queste perturbazioni evolvono porta con sé informazioni su quantità fondamentali quali la forma delle fluttuazioni iniziali e la densità media di materia ordinaria (o barionica) nell’universo, oltre che di quantità elusive come la materia e l’energia oscure. Gli ammassi di galassie – gli oggetti più massicci osservati nell’universo – si trovano tipicamente nei nodi di questa immensa ragnatela cosmica e possono quindi essere utilizzati come segnaposto per ricostruire la storia dell’evoluzione dell’universo. Sono oggetti ricchi di gas caldo, che riempie lo spazio tra le galassie che li formano. Questo gas raggiunge temperature di qualche decina di milioni di gradi ed emette nei raggi X. Ed è proprio utilizzando le osservazioni di questo gas caldissimo che il progetto internazionale XXL va alla ricerca degli ammassi di galassie, spingendosi indietro nel tempo fino ad un’epoca in cui l’universo aveva meno della metà della sua età attuale, con l’obiettivo di verificare i diversi modelli cosmologici. XXL è la più grande campagna osservativa mai realizzata dal telescopio spaziale XMM-Newton dal suo lancio, nel 1999. Sono state osservate due porzioni di cielo, ciascuna pari alla superficie apparente di 100 lune piene, per oltre 1.600 ore complessive, identificando 450 ammassi di galassie e ben 25.000 nuclei galattici attivi (AGN). I primi tredici articoli in uscita su questa edizione speciale di Astronomy & Astrophysics fanno il punto dei principali risultati scientifici ottenuti fino ad oggi grazie alle informazioni raccolte dalla survey XXL, presentando inoltre i cataloghi dei 1.000 AGN e dei 100 ammassi di galassie più brillanti individuati. Tali ammassi, che posseggono masse comprese tra diecimila miliardi e un milione di miliardi di masse solari, sono stati localizzati ad epoche in cui l’Universo aveva un’età compresa tra 5,5 e 13 miliardi di anni e hanno consentito di ottenere una serie di interessanti risultati scientifici. Nelle porzioni di cielo osservate da XXL sono stati scoperti ben 5 superammassi, strutture cosmiche enormi (con dimensioni dell’ordine di alcune decine di milioni di anni luce) che collegano tra di loro diversi ammassi. Inoltre la densità di ammassi osservati appare essere minore di quella aspettata in base al modello cosmologico corrente, basato sulle osservazioni del fondo di radiazione cosmica misurate nella banda delle microonde dal satellite Planck. Stefano Ettori e Fabio Gastaldello, due ricercatori INAF coinvolti nel team di XXL commentano: «Questo apparente conflitto non è nuovo e senz’altro richiederà ulteriore lavoro sulla determinazione precisa delle masse degli ammassi, utilizzando informazioni da tutto lo spettro elettromagnetico». Lucio Chiappetti, anch’egli ricercatore INAF, ricorda inoltre che «l’INAF di Milano ospita sul proprio sito il principale database del progetto, lo XXL Master Catalogue browser, su cui verranno rilasciati al pubblico, contestualmente alla pubblicazione dei lavori, i cataloghi di questa prima release». Questa enorme messe di dati raccolta dalla survey ha già attivato diversi programmi osservativi di follow-up, in particolare un ESO Large Program per misurare la distanza degli ammassi osservati e quindi dar loro una precisa collocazione nello spazio, oltre a studi dettagliati di oggetti specifici con il William Herschel Telescope ed il Large Binocular Telescope, quest’ultimo per specifici candidati particolarmente distanti ed interessanti.   Anche per gli AGN è in corso un programma di osservazioni spettroscopiche con lo strumento AAOMEGA in Australia, oltre ad osservazioni ausiliarie nel radio usando i telescopi ATCA, GMRT e VLA. La survey XXL è un Very Large Program della missione XMM-Newton, che ha osservato ripetutamente due regioni di cielo di 25 gradi quadrati, fino a raggiungere una profondità di ~5×10-15 erg cm-2 s-1 nella banda compresa tra 0.5 e 2 keV per sorgenti puntiformi. XXL è guidata da Marguerite Pierre (del CEA Saclay, in Francia) e coinvolge circa 100 scienziati di tutto il mondo, tra cui circa una ventina provenienti da vari istituti INAF (presso le sedi di Milano, Bologna, Padova e Roma) oltre che dalle Università di Bologna e Padova, co-autori dei lavori pubblicati nel numero speciale di Astronomy&Astrophysics dedicato alla survey XXL. Inoltre la struttura INAF-IASF di Milano ospita il database di tutte le sorgenti X del progetto, insieme alle loro controparti nelle diverse lunghezze d’onda, all’indirizzo: http://cosmosdb.iasf-milano.inaf.it/XXL/.   Il progetto XXL ha ricevuto un finanziamento nell’ambito della cooperazione scientifica Italia-Francia – PICS (INAF-CNRS). Tra le diverse tesi di dottorato che utilizzano i dati XXL, una è gestita in co-tutela tra l’Università di Padova e LAM-Marseille, e ne usufruisce Valentina Guglielmo, una studentessa italiana.
di Marco Galliani (INAF)

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Ecco i nomi dei nuovi mondi

Per millenni il genere umano ha dato nomi agli oggetti celesti che osservava in cielo. L’Unione Astronomica Internazionale (IAU)è l’autorità riconosciuta per assegnare ufficialmente i nomi ai corpi celesti. NameExoWorlds è un concorso internazionale che ha offerto per la prima volta al pubblico generico la possibilità di attribuire un nuovo nome ai pianeti extrasolari e alle loro stelle scoperti prima del 31 dicembre 2008. Iniziativa stimolante per il pubblico, oltre che per gli organizzatori, che ha raccolto 573242 voti da 182 paesi differenti e che ha contribuito a dare il nome a 31 pianeti extrasolari e a 14 stelle madri. I nomi vincitori verranno utilizzati e diffusi dalla IAU come nomi adottivi, con il dovuto riconoscimento alle associazioni di astronomia o alle organizzazioni che li hanno proposti, tra cui gruppi astrofili, scuole, università, enti di ricerca e planetari. Il premio consisterà in una placca commemorativa per il loro contributo all’Astronomia e la possibilità di dare un nome a un pianeta minore.Le proposte vincenti sono giunte da tutto il globo: quattro dal Nord America (USA e Canada), una dall’America Latina (Messico), due da Medio Oriente e Africa (Siria e Marocco), sei dall’Europa (Francia, Italia, Paesi Bassi, Spagna, Svizzera) e sei dall’Asia (Giappone, Tailandia) e Australia. Per l’Italia le proposte sono arrivate dall’INAF e dalla SAIt. Il Gruppo di Lavoro del Comitato Esecutivo di IAU, che si occupa di assegnare nomi ai pianeti e ai satelliti, ha validato ogni singolo nome degli exoworld candidati e vincitori dalla votazione, proponendo delle opportune modifiche alle proposte iniziali in pieno accordo con coloro che avevano proposto i nomi. Dopo una lunga riflessione, il Comitato ha deciso di annullare il voto per l’exoworld Tau Bootis, in quanto il nome proposto non risultava conforme alle norme IAU. Per questo, in futuro verrà organizzato un nuovo concorso per il sistema di Tau Bootis. I nuovi nomi adottati per i 19 exoworld ricordano alcune figure mitologiche di varie culture e di epoche differenti, scienziati famosi, personaggi di fantasia, città antiche e parole che provengono da lingue non più in uso. La lista completa dei risultati, che comprende il conteggio dei voti e i nomi dei proponenti, è pubblicata sul sito web IAU NameExoWorlds. Anche l’Italia è tra i finalisti: la proposta del Planetario Südtirol Alto Adige, con 2305 voti, ha attribuito al sistema planetario PSR 1257+12 i nomi di Lich per la stella e di Draugr, Poltergeist e Phobetor per i pianeti. PSR 1257+12 è una stella di neutroni, la prima stella attorno a cui nel 1992 fu scoperto il primo pianeta extrasolare. L’idea del nome Lich, che letteralmente significa “cadavere” o “non-morto”, come si legge nella proposta sottomessa dal Planetario, è relativa al fatto che la stella ha terminato la fusione termonucleare, ma emette ancora della radiazione elettromagnetica, per cui si può pensarla come “una stella non-morta, o zombie”. Analogo discorso vale per i nomi attribuiti ai pianeti di questo sistema. Dare un nome a questi nuovi mondi permette di renderli più familiari e più vicini alla nostra cultura. È probabile che questi nuovi mondi stimoleranno la fantasia di scrittori di fantascienza ma è anche vero che da oggi, guardando in un punto ben preciso del cielo, potremmo immaginare di scorgere il pianeta Galileo attorno alla stella 55 Cancri-Copernicus, o Sancho attorno a mu Arae-Cervantes, o Hypatia attorno a iota Draconis. Non riusciremo a scorgerli perché troppo lontani, deboli ed estremamente vicini alla loro stella madre, ma potrebbero essere le mete di futuri viaggi spaziali.
di Sabrina Masiero (INAF)

Il pianeta abitabile più vicino al Sistema Solare

A “soli” 14 anni luce dal nostro Sistema solare si troverebbe il pianeta abitabile più vicino a noi. Per ora – ovviamente – è doveroso parlare al condizionale, perché i ricercatori australiani dell’University of New South Wales sono arrivati a questa conclusione tramite delle simulazioni al computer. Wolf 1061c (questo il nome del pianeta) è più di 4 volte la massa della Terra ed è uno dei tre oggetti che ruotano attorno alla nana rossa Wolf 1061. Tutti questi pianeti hanno una massa tale da poter essere considerati rocciosi (quindi come la Terra), come ha spiegato Duncan Wright: «Hanno una superficie solida e il pianeta di mezzo, Wolf 1061c, si trova nella zona Goldilocks dove si potrebbe trovare acqua allo stato liquido e forse anche la vita». Attorno ad altre stelle anche più vicine a noi sono stati trovati pianeti, ma sicuramente non nella zona abitabile, quindi in un’orbita favorevole allo sviluppo di forme di vita (almeno si spera!). I tre pianeti completano l’orbita attorno alla piccola, fredda e stabile stella rispettivamente ogni 5, 18 e 67 giorni. Le loro masse sono 1.4, 4.3, e 5.2 volte quella della Terra. Il pianeta più massiccio si trova giusto fuori la zona Goldilocks, mentre il più piccolo è troppo vicino alla stella e quindi troppo caldo affinché l’acqua si mantenga allo stato liquido. Le osservazioni sono state effettuate dal cacciatore di pianeti HARPS dell’ESO. Chris Tinney ha detto: «Il nostro team ha sviluppato una nuova tecnica che migliora l’analisi dei dati provenienti da questo preciso strumento cacciatore di pianeti appositamente costruito. Abbiamo studiato per più di un decennio Wolf 1061». Ha aggiunto: «Questi tre pianeti si uniscono al piccolo ma sempre più nutrito gruppo di possibili pianeti rocciosi abitabili che orbitano attorno a stelle più fredde del Sole». Qualche tempo fa era stato scoperto un altro sistema molto vicino a noi (22 anni luce), il sistema stellare triplo noto come Gliese 667 (o anche GJ 667) nella costellazione dello Scorpione: il suo pianeta Gliese 667Cc è stato considerato per molto tempo uno dei migliori pianeti abitabili.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Il risveglio della forza stellare

In perfetta sincronia con l’uscita del settimo episodio di “Guerre Stellari, Il risveglio della Forza”, non ci poteva mancare la nostra “spada laser” cosmica a doppia lama. Al centro dell’immagine, ottenuta dal telescopio spaziale Hubble, e parzialmente oscurata da una sorta di mantello di polvere tipo Jedi, una giovane stella sta sparando nello spazio due getti gemelli di materia diametralmente opposti, un atto che dimostra le spaventose “forze” presenti nel nostro Universo. Questo oggetto non si trova in una galassia lontana lontana, bensì nella Via Lattea e più precisamente all’interno di una turbolenta regione dello spazio nota come la “complessa nube molecolare Orion B”, situata ad appena 1350 anni luce nella costellazione di Orione. Ricordando un po’ la spada laser di Darth Maul nel primo episodio di Guerre Stellari – La minaccia fantasma, questi spettacolari getti di materia che attraversano tutta l’immagine hanno origine da una stella che si sta attualmente formando e che è oscurata alla vista dal gas e dalle polveri che la circondano. Quando le stelle si formano all’interno di gigantesche nubi di gas, parte della materia circostante collassa formando un disco ruotante che circonda la protostella. Il disco rappresenta quella regione dello spazio dove si potrà successivamente formare un nuovo sistema planetario. Ad ogni modo, in questa fase iniziale, la stella un po’ come Jabba, il grosso extraterrestre simile a una lumaca, è interamente concentrata a saziare il suo appetito. Il gas presente nel disco si riversa sulla protostella e, una volta nutrita, essa si “risveglia” emettendo due getti di gas ad alta energia che si dipartono dai poli in direzioni opposte. La “Forza” che accompagna questi due getti è molto potente: infatti, il loro effetto nell’ambiente circorstante dimostra la vera potenza del “Lato Oscuro” dato che l’esplosività che li caratterizza risulta molto più efficiente di quella che potrebbe emergere dalla “Morte Nera”, l‘arma di distruzione di massa della saga. Man mano che i getti si propagano nello spazio ad alta velocità, al loro interno si formano una serie di onde d’urto supersoniche che riscaldano il gas circostante fino a migliaia di gradi. Inoltre, durante l’interazione tra i getti e il gas e la polvere che libera vaste regioni dello spazio, si creano onde d’urto curve. Queste rappresentano l’anticamera dei cosiddetti oggetti di Herbig-Haro (HH), una sorta di addensamenti “aggrovigliati” di nebulosità. L’oggetto protagonista di questo studio è noto con la sigla HH 24.Appena a destra della stella avvolta dal “mantello di polvere”, si nota una coppia di punti alquanto luminosi. Si tratta di stelle giovani che analogamente mostrano le loro deboli “spade laser”. Uno dei due oggetti, parzialmente nascosto e visibile solamente in banda radio, ha scavato una specie di tunnel attraverso la nube di polvere, che si nota nella parte in alto a sinistra dell’immagine, esibendo un getto più largo che ricorda la “forza di un lampo”. HH 24 rappresenta la regione in cui si trova la densità più elevata di getti di tipo Herbig-Haro noti. Metà di essi sono stati rivelati nello spettro del visibile e circa lo stesso numero nell’infrarosso. Le osservazioni di Hubble di questa regione dello spazio sono state realizzate nell’infrarosso e hanno permesso al telescopio spaziale di “forare”, per così dire, il gas e la polvere che avvolgono le stelle nascenti e di ottenere immagini più chiare degli oggetti HH a cui gli astronomi danno la caccia.
di Corrado Ruscica (INAF)

KIC 8462852? Nessuna megastruttura aliena

La stella KIC 8462852 ha tenuto di recente gli astronomi col fiato sospeso a causa del suo anomalo indebolimento di luminosità. Ciò ha portato alcuni scienziati ad ipotizzare la presenza di una gigantesca megastruttura, costruita da qualche civiltà extraterrestre, che orbita attorno alla stella. Per capirne di più, un gruppo di ricercatori, guidati da Douglas Vakoch, presidente del SETI International, ha analizzato l’eventuale presenza di brevissimi impulsi laser provenienti dall’oggetto, senza alcun successo. Lo studio è riportato su Astrophysical Journal Letters. «L’ipotesi della presenza di una possibile megastruttura aliena che orbita attorno a KIC 8462852 sta rapidamente crollando», spiega Vakoch. «Non abbiamo trovato alcun indizio che possa essere riconducibile all’esistenza di una civiltà avanzata che sta inviando intenzionalmente impulsi laser verso la Terra». L’esperimento è stato coordinato dal SETI International, una nuova organizzazione di ricerca che ha lo scopo di studiare metodi innovativi nel campo dell’astrobiologia e della ricerca di civiltà extraterrestri intelligenti, tra cui l’Active SETI, che possono trasmettere intenzionalmente dei segnali verso altre stelle allo scopo di stabilire un “contatto”. Durante sei notti osservative, trascorse tra il 29 Ottobre e il 28 Novembre al telescopio newtoniano di 0,5 metri situato presso il Boquete Optical SETI Observatory a Panama, gli astronomi hanno cercato la presenza di brevissimi impulsi, con un periodo dell’ordine del miliardesimo di secondo. Nonostante le dimensioni relativamente piccole del telescopio, lo strumento utilizza una particolare tecnica, essendo estremamente sensibile ai segnali pulsati. In altre parole, se una ipotetica civiltà extraterrestre avesse intenzionalmente inviato verso la Terra una serie di impulsi laser nello spettro del visibile, l’osservatorio Boquete sarebbe stato in grado di registrarla, assumendo che fosse stato superato il limite minimo di rivelabilità del telescopio. KIC 8462852 ha confuso gli astronomi per alcune settimane poichè la stella esibisce una diminuzione di luminosità irregolare, mai vista prima. La curva di luce anomala è stata misurata con il satellite della NASA Kepler, essendo KIC 8462852 un oggetto che fa parte della sua campagna di ricerca di sistemi planetari. Ad ogni modo, anche se la dimensione di un pianeta come Giove causerebbe un indebolimento di luminosità pari a circa l’1%, quello osservato per KIC 8462852 è di gran lunga superiore e arriva fino al 22%. Il fatto ancora più strano è che la variazione di luminosità non segue la curva che si osserva tipicamente nel caso di un pianeta che orbita attorno alla sua stella e non è possibile fare delle previsioni. Ad oggi, la spiegazione migliore è che questo abbassamento di luminosità possa essere stato causato da frammenti di una cometa che si trovano in un’orbita estremamente ellittica, e che hanno perciò intercettato la luce stellare nello stesso momento in cui Kepler stava osservando l’oggetto. «Data l’enorme distanza a cui si trova KIC 8462852, quasi 1500 anni luce, qualsiasi segnale ricevuto sulla Terra oggi avrebbe lasciato la stella subito dopo la caduta dell’Impero Romano», dice Marlin Schuetz, direttore del Boquete Optical SETI Observatory e co-autore dello studio. «Abbiamo bisogno di una sensibilità maggiore per rivelare l’eventuale presenza di impulsi laser che abbiano viaggiato nello spazio per tutto questo tempo». Per rivelare brevi impulsi laser, l’osservatorio Boquete utilizza un’approccio innovativo. La maggior parte dei programmi del SETI ottico ricercano fasci di impulsi che possono essere suddivisi in modo tale che i singoli impulsi possono essere successivamente raccolti da due o più dispositivi, dettifotometri, concepiti proprio per misurare singoli segnali. Gli eventi che sono rivelati nei fotometri multipli vengono poi confrontati per identificare gli impulsi veri di luce che provengono dallo spazio. Per ridurre la perdita di segnale causata dalla separazione del fascio, l’osservatorio Boquete utilizza un singolo fotometro che raccoglie tutto il segnale associato agli impulsi. Successivamente, viene analizzato il segnale in uscita da questo fotometro per verificare se esistono degli impulsi che si ripetono in maniera regolare, o periodica, il che rappresenterebbe una chiara evidenza della presenza di un segnale di tipo artificiale. «Se un giorno riveleremo davvero un segnale da una civiltà aliena, dovremo essere pronti per attivare in tempi rapidi i principali osservatori del mondo», conclude Vakoch. A seguito di questo primo test osservativo, durante tre delle sei notti che gli scienziati hanno avuto a disposizione, KIC 8462852 è stato monitorato simultaneamente anche in banda radio con l’Allen Telescope Array (ATA) situato in California. Anche in questo caso, non è stato rivelato alcun segnale interessante.
di Corrado Ruscica (INAF)

L’origine degli elementi pesanti

La maggior parte del plutonio presente sulla Terra viene sintetizzato artificialmente nei reattori nucleari. A lungo si è pensato che non fosse prodotto anche in natura, ma poi ne sono state osservate tracce, sia sulla Terra che nella nostra Galassia, in quantità che non è possibile spiegare, considerata la rarità degli eventi cosmici che sono in grado di produrlo.
In una lettera pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Physics, un team di scienziati dell’Università Ebraica di Gerusalemme suggerisce una soluzione al mistero dell’eccesso di plutonio galattico.
«L’origine degli elementi pesanti prodotti in natura attraverso la cattura rapida di neutroni (chiamatoprocesso r) da parte dei nuclei pesanti è uno dei misteri attuali della nucleosintesi», ha dichiarato il Dr.Kenta Hotokezaka, che insieme al Prof. Zvi Piran e il Prof. Michael Paul dell’Istituto di Fisica Racahdell’Università Ebraica ha condotto lo studio.
Il plutonio è un elemento radioattivo, il suo isotopo più longevo è il plutonio-244 con una vita media di 120 milioni di anni. Il fatto che sia possibile rilevare il plutonio-244 in natura implica che l’elemento viene sintetizzato in fenomeni astrofisici recenti, in termini di scale temporali galattiche, e quindi la fonte che l’ha prodotto non deve trovarsi troppo lontana da noi.
Molti anni fa si è scoperto che il sistema solare conteneva una notevole quantità di plutonio-244. Considerando la breve durata del suo ciclo di vita, il plutonio-244 che esisteva quando la Terra si è formata, più di 4 miliardi di anni fa, è decaduto da tempo, ma sono stati osservati gli elementi prodotti dal suo decadimento.
Misure recenti del deposito di plutonio-244, inclusa l’analisi dei detriti galattici presenti nei fondali marini, suggeriscono che la quantità di plutonio che ha raggiunto la terra dallo spazio nel corso degli ultimi 100 milioni di anni sia molto piccola. Questo risultato è in forte contraddizione con le quantità di plutonio presenti durante la formazione del sistema solare.
Il team di scienziati dell’Università Ebraica ha dimostrato che questo enigma si può spiegare se la fonte di plutonio radioattivo (così come altri elementi rari, come oro e uranio) è rappresentata dalla fusione di stelle di neutroni in sistemi binari. Queste fusioni sono estremamente rare, ma le stime indicano che sono in grado di produrre grandi quantità di elementi pesanti.
Nello studio si propone che una di queste fusioni sia avvenuta accidentalmente nelle vicinanze del sistema solare, meno di cento milioni di anni prima che questo si formasse. In questo modo è possibile riprodurre le quantità di plutonio-244 osservate. D’altra parte, la quantità ridotta di plutonio-244 che oggi raggiunge Terra dallo spazio si può semplicemente spiegare con la rarità di questi eventi.
di Elisa Nichelli (INAF)

Il segreto delle blu-straggler

Un team di astronomi dell’Università del Texas, guidati da Natalie Gosnell, ha utilizzato il telescopio spaziale Hubble per comprendere più a fondo il perchè alcune stelle non stiano seguendo la propria evoluzione come predetto dai modelli. Questi oggetti, denominati “blu straggler”, appaiono più caldi e più blu rispetto a quanto dovrebbero essere a causa della loro età avanzata. È un po’ come se fossero state rinvigorite per apparire molto giovani, più di quanto non lo siano in realtà. La scoperta di Gosnell e colleghi fa luce sui processi fisici responsabili del cambiamento pari al 25 percento di stelle evolute e riempe alcune lacune nell’ambito degli studi sull’evoluzione stellare. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal. Sebbene le blu-straggler siano state identificate 62 anni fa, gli astronomi devono ancora chiarire la loro apparenza peculiare. Oggi, la spiegazione più popolare, tra le varie teorie concorrenti, è che una stella in fase avanzata della sua evoluzione “rovescia”, per così dire, della materia su una compagna più piccola. Quest’ultima inizia ad incrementare la sua massa fino a diventare più calda e più blu mentre la stella primaria evolve così rapidamente che collassa sotto l’effetto della propria gravità lasciando come residuo finale una nana bianca. Per verificare questa teoria, il gruppo di Gosnell ha realizzato una serie di osservazioni dell’ammasso stellare aperto NGC 188, dove sono presenti 21 oggetti di tipo blu-straggler. Di questi, Gosnell ha analizzato laradiazione ultravioletta, misurabile con il telescopio spaziale Hubble, trovando che in ben 7 casi le compagne sono nane bianche. Delle rimanenti 14 blu-straggler, altre 7 mostrano evidenze che il cosiddetto “trasferimento di massa” tra le stelle avviene con altre modalità. «Riteniamo che questi oggetti siano sistemi binari blu-straggler/nane bianche più vecchi, il che ci fa pensare che almeno due-terzi delle blu-straggler si formino mediante il meccanismo del trasferimento di massa», spiega Gosnell. «E’ un risultato davvero entusiasmante. Finora non avevamo a disposizione una prova osservativa concreta, ma solo risultati suggestivi. È la prima volta che possiamo porre dei limiti alla percentuale di blu-straggler che si sono formate attraverso il meccanismo del trasferimento di massa». I risultati ottenuti da Gosnell e colleghi forniscono nuovi indizi sui processi fisici responsabili del cambiamento pari al 25 percento di stelle che si trovano in fase avanzata della propria evoluzione. «Il problema delle ‘stelle rinate’ è venuto alla luce di recente perché negli ultimi anni gli astronomi sono stati in grado di produrre un censimento completo e accurato di stelle presenti in un certo numero di ammassi stellari aperti», fa notare Gosnell.  «Gli ammassi aperti rappresentano il miglior banco di prova per studiare l’evoluzione stellare, perché possiedono una popolazione stellare molto semplice. In altre parole, tutte le stelle presenti nell’ammasso si formano nello stesso tempo e dallo stesso materiale». Gli studi sulle popolazioni stellari degli ammassi hanno permesso di concludere che fino a un quarto delle stelle più vecchie non stanno seguendo l’evoluzione stellare come ci si aspetta dai modelli. Le stelle che dovrebbero diventare giganti rosse, come Aldebaran, si trasformano invece in blu-straggler, oggetti alquanto brillanti, di color blu caratterizzati da strane proprietà. Uno degli obiettivi degli autori è quello di capire che cosa sia accaduto a questi oggetti. A tal fine, grazie anche alla preziosa collaborazione di Bob Mathieu dell’University of Wisconsin-Madison, il gruppo di Gosnell ha proposto uno studio per realizzare una serie di osservazioni con l’Advanced Camera for Surveys, situata a bordo del telescopio spaziale Hubble, allo scopo di discriminare tra le diverse teorie che tentano di spiegare come queste stelle siano diventate blu-straggler. In particolare, gli autori hanno messo a confronto tre teorie che riguardano: 1) le collisioni stellari nell’ammasso, i cui resti si aggregano nel corso del tempo per formare una blu-straggler; 2) la fusione (merger) di due stellein un sistema stellare triplo e 3) il trasferimento di massa tra due stelle in un sistema binario. «In un sistema binario, la stella più grande evolverà più rapidamente», dice Gosnell. Quella stella diventerà poi una gigante rossa, i cui strati di gas più esterni sono trattenuti a malapena dalla gravità stellare. Questi strati, però, possono essere attratti dalla gravità dovuta alla stella compagna: ecco spiegato il trasferimento di massa. Man mano che il gas viene convogliato sulla compagna, la gigante rossa viene “denudata” e rimane solo il suo nucleo, un processo che la rende alla fine una nana bianca. La compagna, che inizialmente era la meno massiva della coppia, diventa ora quella più massiccia e perciò una blu-straggler. Tuttavia, il metodo di Gosnell è limitato dal fatto che non sarà possibile rivelare quelle nane bianche che sono diventate talmente deboli al punto da non essere più osservabili in banda ultravioletta dal telescopio spaziale Hubble. Ciò vuol dire che potranno essere rivelate solo le nane bianche che si sono formate negli ultimi 250 milioni di anni, ossia quelle stelle più giovani parlando in termini di scale temporali astronomiche. Conoscere sempre meglio come si sono formate queste stelle diventa di fondamentale importanza poichè gli astronomi utilizzano le loro ipotesi per costruire modelli di popolazioni stellari di galassie distanti, dove cioè la luce che proviene da tutte le stelle diventa un tutt’uno. «Non vogliamo ignorare il 25 percento delle stelle evolute in quelle galassie», dice Gosnell. Tali modelli sono importanti in quanto le galassie distanti sono presenti in vari studi cosmologici. «Proprio ora», aggiunge Gosnell, «ci sono tante opportunità osservative per affinare i modelli». «Se saremo capaci di descrivere attraverso i modelli il meccanismo del trasferimento di massa, allora potremo mettere insieme osservazioni e teorie e utilizzare queste informazioni per studiare ancora più in dettaglio le popolazioni stellari che non siamo in grado di risolvere, cioè tutte quelle stelle che si trovano nelle galassie distanti», conclude Gosnell. Il passo successivo sarà ora quello di continuare a studiare questi oggetti sfruttando le capacità osservative del telescopio Harlan J. Smith di 2,7 metri situato presso il McDonald Observatory e del suo spettrografo IGRINS (Immersion GRating INfrared Spectrometer) in modo da poter stimare la percentuale delle blu-straggler che si sono formate a seguito di fusioni nei sistemi stellari tripli.
di Corrado Ruscica (INAF)

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