TERZA VIA TRA NOVAE E SUPERNOVAE

Un guscio per due

Che succede quando due stelle in un sistema binario si avvicinano fino a ritrovarsi avvolte da un unico guscio di gas e polveri? Secondo una ricerca pubblicata su Science, può verificare un'esplosione visibile, a metà tra una nova e una supernova. Con il commento di Laura Greggio dell'INAF.

binary-systemLa gran parte dei sistemi stellari binari, composti cioè da due astri che sono legati tra loro dalla reciproca forza di attrazione gravitazionale, attraversano una brevissima fase del loro ciclo evolutivo – brevissima in termini astronomici, visto che tipicamente è compresa tra qualche mese e qualche anno – in cui ad avvolgere i corpi del sistema è un unico gigantesco guscio di gas e polveri. Questa fase prende il nome di Common Envelope Event (Evento di Inviluppo Comune) o CEE e influenza in modo significativo quello che sarà il destino ultimo del sistema binario stesso da cui possono generarsi, a seconda delle condizioni, variabili cataclismiche, Lampi di raggi gamma, binarie X, sistemi stretti di stelle di neutroni fino ai possibili progenitori delle Supernovae di tipo Ia.

Un CEE ha inizio quando l’orbita dei corpi nel sistema binario diventa instabile e tende a restringersi, per esempio come conseguenza di effetti mareali, anche se molto più frequentemente il fenomeno avviene in seguito a una fase di trasferimento di massa troppo rapido da una stella all’altra. In questo caso, il corpo celeste su cui sta cadendo l’inviluppo strappato alla stella donatrice non riesce a ‘ingurgitare’ tutto il materiale in arrivo, che va quindi a disperdersi nella regione di spazio tra le due stelle e successivamente ad avvolgere tutto il sistema, come fosse un’unica stella gigante ma con due ‘cuori’. La presenza di questa atmosfera condivisa, fatta di gas e polveri, produce un significativo attrito sui corpi celesti in orbita, con la diretta conseguenza che questi, nei casi più estremi, possono arrivare ad urtarsi e fondersi  tra di loro. Oppure No. Un’altra possibilità contemplata dalle attuali teorie è che in questa fase il guscio comune venga espulso, interrompendo il processo di avvicinamento e lasciando ancora intatto il sistema, che però sarebbe molto più ‘compatto’.

Speculazioni per ora solo teoriche dicevamo, che a tutt’oggi non hanno prodotto un accordo completo nella comunità di scienziati che studiano questo processo e le sue conseguenze sui sistemi stellari binari. L’ultimo lavoro riguardante i CEE arriva da un team di ricercatori guidato da Natalia Ivanova dell’Università dell’Alberta in Canada, che viene pubblicato nell’ultimo numero della rivista Science.

“L’articolo parla della possibilità di rivelare osservativamente l’evento in cui l’inviluppo comune viene espulso, e presenta un modello secondo cui l’espulsione si accompagna ad un outburst luminoso simile ad una stella nova, ma più potente” commenta Laura Greggio, astronoma presso l’Osservatorio Astronomico INAF di Padova. “L’energia emessa nell’outburst sarebbe originata dalla ricombinazione dell’elio nello strato di inviluppo comune che si espande. Uno strato che si espande, si raffredda e, come avviene per un certo tipo di supernovae, durante parte dell’outburst mantiene la luminosità (che dipende da raggio e temperatura dello strato che si ricombina) del fenomeno costante.  Questo perché  la temperatura diminuisce, ma il raggio aumenta: di conseguenza la curva di luce per un certo intervallo di tempo si mantiene pressoché costante (in gergo tecnico questo andamento prende il nome di plateau). Una condizione che facilita l’osservabilità dell’evento, perché la luminosità rimane relativamente alta per un intervallo di tempo relativamente lungo”.

La luminosità della fase di plateau dipende dalla massa emessa, e quindi può variare in un ampio intervallo perché si va dal perdere solo una piccola parte dell’inviluppo (se le due stelle si fondono) al perdere l’intero inviluppo della stella che inizia l’evento. Questa proprietà, assieme alla durata del plateau prevista da questo modello, sono in buon accordo con i dati su 4 eventi transienti osservati, tra cui la famosa V838 Monocerotis. C’è però bisogno di raccogliere molte più osservazioni per vagliare questo modello. Attualmente ci sono diversi programmi di monitoraggio del cielo (per esempio la Palomar Transient Factory, Pan-STARRS) che portano alla scoperta di transienti in una parte dello spazio dei parametri (luminosità e durata) inesplorata prima. Quindi, se son rose…potrebbero anche fiorire.

“L’articolo è molto speculativo” commenta però Greggio. “La possibilità che la ricombinazione fornisca l’energia necessaria per produrre questi outburst è molto dubbia. Anche se dal punto di vista energetico la disponibilità sulla carta potrebbe esserci, non è affatto chiaro come questa energia possa essere convertita in energia meccanica e iniziare un’espansione violenta, con materiale che viaggia a 1000 Km al secondo. Molto diverso è il caso delle Supenovae di tipo II plateau, per le quali lo shock provvede l’energia per l’espansione e il fronte di ricombinazione ne modella la caratteristica curva di luce”.