NON È IL COLORE, MA LA VELOCITÀ DI ROTAZIONE

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Gli ammassi stellari ospitano molte generazioni di stelle o solo una? I ricercatori da tempo cercano una risposta a questa domanda. Uno studio ora pubblicato su Nature Astronomy, compiuto su 2900 sorgenti del Wild Duck Cluster, dove le stelle ruotano a velocità diversa, contribuisce a risolvere un enigma di lunga durata sull'evoluzione delle stelle

Un’immagine del Wild Duck Cluster catturata dal telescopio di 2.2 metri Mpg dell’Eso all’Osservatorio della Silla, in Cile. Le stelle blu al centro dell’immagine sono quelle dell’ammasso. Tutte le stelle nel Wild Duck hanno all’incirca 250 milioni di anni. Le stelle rosse, più vecchie, circondano l’ammasso. Crediti: Eso

Un team internazionale guidato da Beomdu Lim, ricercatore della Kyung Hee University, che ha visto la collaborazione tra l’Università dell’Arizona (Ua) e l’Istituto coreano di Astronomia e Scienze spaziali coreano, è riuscito a risolvere un’enigma rimasto in sospeso da tempo su gruppi di stelle chiamati ammassi aperti. Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, ha mostrato come non sia l’età delle stelle a farle apparire distribuite su un’ampia gamma di colori, ma la loro rotazione.

Gli astronomi hanno a lungo creduto che molti ammassi aperti appartenessero ad una singola generazione di stelle, in quanto, dopo la loro formazione, la radiazione stellare soffia via tutto il materiale vicino necessario alla creazione di nuove stelle. Questa teoria sembrava però non essere valida nel Wild Duck Cluster – noto ai più come Messier 11, o M11: al suo interno, stelle con la stessa luminosità appaiono di colori diversi, suggerendo così che abbiano anche età diverse. A meno che agli scienziati non fosse sfuggito qualche aspetto cruciale sull’evoluzione stellare, ci doveva essere un’altra spiegazione per l’ampia gamma di colori esibita da questo gruppo di circa 2900 stelle.

«Gli ammassi si formano in una o più generazioni? Ce lo chiediamo da decenni. Il nostro studio ha risposto a questa domanda per quanto riguarda il Wild Duck Cluster», dice Serena Kim dello Steward Observatory della Ua. Gli ammassi aperti contengono migliaia di stelle che gli astronomi ipotizzano essersi formate dalle stesse gigantesche nuvole di gas. Queste stelle sono disponibili in tutte le taglie, da quelle blu giganti di breve durata – decine di volte più grandi del nostro Sole – a quelle più piccole e longeve, che bruceranno per altri dieci miliardi di anni o più. La loro luminosità e il colore cambiano man mano che invecchiano, consentendo agli scienziati di determinarne l’età. «Man mano che stelle invecchiano, diventano più luminose e più rosse», spiega Lim, primo autore dello studio.

Grafico che compara la luminosità (asse delle Y) con il colore (asse delle X) delle stelle di età pari a 250 milioni di anni nel Wild Duck Cluster. I punti blu individuano le singole stelle. Le stelle più blu si trovano sulla sinistra, mentre le rosse sulla destra. La linea rossa indica il cammino che seguono le stelle nel diagramma durante il corso della loro vita. Crediti: Beodum Lim

Gli astronomi tracciano la luminosità e il colore delle giovani stelle su una diagonale chiamata sequenza principale, dove nella parte superiore vengono disposte quel blu più massicce e luminose; e man mano a scendere, fino a svanire, quelle rosse. Il punto di svolta – quello in cui una stella invecchia e si allontana dalla sequenza principale – viene utilizzato per determinare l’età degli ammassi in base alla prevedibile aspettativa di vita di ciascuna stella. Se le stelle di un ammasso si scostano dalla sequenza principale nello stesso punto, allora vuol dire che hanno tutte la stessa età. Nel Wild Duck Cluster, invece, quello che accade è che le stelle abbandonano la diagonale in punti diversi. «È una caratteristica controintuitiva, dato che si pensava che le stelle di M11 appartenessero tutte alla stessa generazione», osserva Kim. Lim e il suo team hanno quindi deciso di scoprire quali proprietà stellari potessero spiegare questo schema.

Per prima cosa i ricercatori hanno esaminato lo spettro dei colori delle stelle utilizzando uno spettrografo Hectochelle: uno strumento che agisce come un prisma, separando dunque la luce stellare nelle sue componenti, e in grado di catturare spettri dettagliati di più stelle contemporaneamente. Si è così scoperto che le stelle nel Wild Duck hanno uno spettro di colore diverso non a causa della differenza di età ma, bensì, dei diversi periodi di rotazione. «Gli effetti della rotazione sull’evoluzione stellare sono stati spesso trascurati in passato», spiega Yaël Nazé, astronoma all’Università di Liegi, in Belgio, e coautrice dell’articolo. Dall’analisi degli spettri è emerso anche che le stelle ruotano a ritmi diversi. Così, Lim e il suo team di ricerca hanno effettuato simulazioni al computer per capire a che velocità stesse ruotando ciascuna stella.

«Una stella che ruota rapidamente può rimanere nella sequenza principale più a lungo di una stella che ruota lentamente. Una vasta gamma di velocità delle stelle si traduce in una diversa gamma di durata delle stelle», osserva Lim. La velocità di rotazione è come una fonte di giovinezza per una stella: più velocemente ruota, meglio si mescola l’idrogeno – carburante della stella – presente nel nucleo. E più idrogeno arriva al nucleo, più a lungo vivrà la stella, facendola apparire più rossa rispetto alle sorelle minori. Le stelle dell’ammasso appaiono quindi di colori diversi perché la nuvola di polvere in cui si sono formate le ha messe in moto in modo tale da prolungare la vita ad alcune di esse.

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