LO STUDIO SU ASTRONOMY & ASTROPHYSICS

Così piroettano le giovani stelle

Analizzando la variabilità simultanea in banda ottica e ai raggi X di 74 stelle di presequenza di Ngc 2264 (la Nebulosa Cono), una squadra di astrofisici guidata da Mario Guarcello dell’Inaf di Palermo ha individuato un ruolo importante della rotazione sulla loro attività magnetica dominante

Curva di luce (ossia variabilità nel tempo dell’intensità della radiazione emessa dalla stella) in ottico (linea continua) e ai raggi X (pallini scuri) di una delle stelle analizzate. Negli intervalli di tempo ombreggiati non sono disponibili osservazioni ai raggi X. I numeri in rosso indicano l’identificativo delle osservazioni ai raggi X. Crediti: M. Guarcello et al., A&A, 2019

Le stelle di presequenza sono stelle giovani il cui nucleo non ha ancora raggiunto i valori di temperatura e pressione necessari per innescare le reazioni termonucleari che le alimenteranno nel resto della loro esistenza. Queste stelle sono classificate in “classi“: le classi I sono le stelle più giovani, ancora circondate dal gas che dalla nebulosa sta accrescendo sulla stella; le stelle di classe II hanno un’età intermedia, non accrescono più gas dalla nebulosa circostante, ma eventualmente da un disco di polvere e gas che orbita attorno e che talvolta può evolvere in un sistema planetario; le stelle di classe III hanno disperso il disco, e si stanno contraendo e riscaldando fino ad innescare le reazioni termonucleari (dopo di che entreranno nella fase di “sequenza principale”).

Le stelle di presequenza sono stelle variabili. Nelle classi III, questa variabilità è connessa all’attività magnetica delle stelle (macchie in fotosfera, brillamenti, faculae, protuberanze, eccetera) come nelle stelle di sequenza principale. A causa del loro campo magnetico particolarmente intenso (fino a 1000-10000 volte più intenso che nelle stelle di sequenza principale), questi fenomeni magnetici sono particolarmente violenti nelle stelle giovani. I fenomeni legati all’attività magnetica stellare possono però essere osservati direttamente solamente nel Sole: le altre stelle sono infatti troppo lontane per poter risolvere i singoli fenomeni che avvengono in fotosfera, cromosfera e corona. Un modo per indagare questi fenomeni, e connetterli con le proprietà stellari, è attraverso studi di variabilità ad alta risoluzione temporale. Questi studi devono anche essere “multi-banda”, ossia basati su osservazioni simultanee in diverse bande dello spettro elettromagnetico. Questo perché osservazioni in diverse bande permettono di sondare fenomeni che avvengono in diverse regioni delle stelle: in ottico si osservano fenomeni fotosferici e cromosferici, ai raggi X ed UV fenomeni coronali, mentre in infrarosso fenomeni connessi con i dischi di accrescimento nelle stelle di classe I e II.

Questo ha motivato il progetto internazionale “Coordinated Synoptic Investigation of Ngc 2264“, che vede un’importante partecipazione dell’Inaf-Osservatorio astronomico di Palermo e che si basa su osservazioni in diverse bande dello spettro elettromagnetico delle stelle di presequenza nell’ammasso stellare giovane (1-2 milioni di anni) Ngc 2264. Nel più recente fra gli articoli pubblicati da astronomi dell’Inaf di Palermo – guidati da Mario Guarcello – come parte di questo progetto, uscito questo mese su Astronomy & Astrophysics, viene analizzata la variabilità simultanea in banda ottica e ai raggi X di 74 stelle di classe III o in transizione dalla classe II alla classe III. Tra queste stelle, in 16 casi la variabilità nelle due bande è anti-correlata, in 11 casi è correlata ed in 17 non si osserva alcuna correlazione. La variabilità osservata nel primo gruppo di stelle è dovuta all’emergenza simultanea, lungo la linea di vista, di regioni coronali attive (brillanti ai raggi X) e macchie fotosferiche (che riducono la luminosità osservata in ottico) durante la rotazione della stella; nel secondo caso, invece, all’emergenza di regioni coronali attive e faculae (brillanti in ottico).

Il primo autore dello studio, Mario Guarcello dell’Inaf di Palermo, qui impegnato in attività divulgative. Crediti: Tommaso D’Angelo

Nell’articolo è dimostrato che i due gruppi di stelle hanno proprietà rotazionali diverse, con le stelle con una variabilità ottica-raggi X anti-correlata (dominate dalle macchie) caratterizzate da periodi di rotazione maggiori rispetto alle stelle con variabilità correlata nelle due bande (dominate dalle faculae). Questo suggerisce un ruolo importante della rotazione, a sua volta legata a intensità e topologia del campo magnetico, nel determinare l’attività magnetica dominante nelle stelle di pre-sequenza.

«Il progetto Csi-2264 ha dimostrato come studi di variabilità in multibanda possano rivelare informazioni sulla fisica e la struttura delle stelle di presequenza che non possono essere osservate direttamente. In questo studio, ad esempio», spiega Guarcello a Media Inaf, «abbiamo individuato i fenomeni magnetici dominanti nelle stelle analizzate e li abbiamo messi in correlazione con le proprietà stellari, in particolare con la rotazione e la massa. Questo studio fornisce una base osservativa importante per i modelli di evoluzione e struttura delle stelle di presequenza».

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