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 resti 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 cosmica, ma potrebbe anche dare agli astronomi informazioni su come sarà il nostro Sistema Solare tra circa 5 miliardi di anni. Ciò 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. Poi, man mano che il suo guscio di materiale stellare si espanderà e si raffredderà, il Sole diventerà una nebulosa planetaria – che però non ha nulla a che fare con i pianeti – e il suo nucleo si trasformerà in una nana bianca morente e in declino.
Messier 37, a forma di farfalla, è un ammasso aperto di stelle: si pensa che gli astri all’interno siano nati 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 astronomi 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.
Vita e morte delle stelle massicce
Finora, gli astronomi hanno scoperto solo 3 ammassi stellari aperti contenenti nebulose planetarie, e le stelle nane bianche sepolte nel cuore di questi cimiteri stellari finora non erano mai state studiate.
“Le stelle di un ammasso hanno tutte la stessa età; ciò ha un significato speciale per l’astrofisica,” ha spiegato Klaus Werner, a capo del gruppo di studio e professore all’Università di Tubinga. “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 è morta 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 8 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. Gli studiosi 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 è morta lasciandosi dietro questo resto stellare aveva una massa equivalente a 2,8 volte quella del Sole. Significa anche che, secondo Werner, 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 attirandolo a sé.
Una migliore comprensione della relazione di massa iniziale-finale è vitale per decodificare la durata della vita di 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 stabilire 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 poi 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 è stata pubblicata su Astronomy & Astrophysics.
