UN PRESUNTO SISTEMA BINARIO AL CENTRO DI NGC 6302 E NGC 7027

La visione olistica di Hubble di due nebulose

Grazie al telescopio spaziale Hubble, un gruppo di astronomi ha osservato per due decenni due giovani nebulose planetarie a noi vicine, la Nebulosa Farfalla e la Nebulosa Insetto Gioiello, riscontrando rapidi cambiamenti. Secondo lo studio pubblicato su Galaxies, questi cambiamenti lasciano supporre l’esistenza di un duo dinamico centrale, che spiegherebbe le forme bizzarre di queste nebulose

     22/06/2020
Social buttons need cookies

Queste due nuove immagini del telescopio spaziale Hubble raffigurano due giovani nebulose planetarie vicine, Ngc 6302, soprannominata Nebulosa Farfalla, e Ngc 7027, che ricorda un insetto gioiello. Entrambe sono tra le nebulose planetarie più polverose conosciute ed entrambe contengono masse insolitamente grandi di gas. Crediti: Nasa, Esa, and J. Kastner (Rit)

Come imperturbabili motori a fusione nucleare, la maggior parte delle stelle vive placide vite per periodi che vanno da centinaia di milioni a miliardi di anni. Ma quando giungono al termine, possono trasformarsi completamente, generando vortici pazzeschi, espellendo gusci di materiale che si espandono nello spazio circostante e sbuffando getti di gas caldo. Gli astronomi, grazie al telescopio spaziale Hubble, hanno osservato questi fuochi d’artificio cosmici in due giovani nebulose planetarie vicine: Ngc 6303, soprannominata Nebulosa Farfalla per il suo aspetto che ricorda le ali di una farfalla, e Ngc 7027, che ricorda un insetto gioiello per le sue meravigliose livree iridescenti d’aspetto metallico.

Osservando le due nebulose in un arco di tempo di due decenni, i ricercatori hanno scoperto livelli di complessità mai visti prima e riscontrato rapidi cambiamenti nei getti e nelle bolle di gas che esplodono dalle stelle nei centri di entrambe le nebulose. Esaminando questa coppia con l’intera capacità pancromatica di Hubble – dal vicino ultravioletto al vicino infrarosso – le nuove immagini rivelano in modo vivido come entrambe le nebulose si stiano dividendo su scale temporali estremamente brevi. Gli astronomi ritengono che alcuni di questi rapidi cambiamenti potrebbero essere la prova indiretta dell’esistenza di una stella che si fonde con la compagna.

«La nebulosa Ngc 7027 mostra emissione a un numero incredibilmente grande di lunghezze d’onda diverse, ognuna delle quali evidenzia non solo un elemento chimico specifico nella nebulosa, ma anche i cambiamenti significativi in corso nella sua struttura», ha affermato Joel Kastner del Rochester Institute of Technology, primo autore dello studio pubblicato su Galaxies. I due oggetti studiati sono tra le nebulose planetarie più polverose conosciute e contengono masse di gas insolitamente grandi, perché si sono formate di recente. Per questo motivo, affermano i ricercatori, si tratta di una coppia molto interessante da studiare in parallelo.

Le immagini a più lunghezze d’onda di Hubble stanno permettendo di tracciare la storia delle onde d’urto che si verificano nelle due nebulose. Questi shock solitamente si generano quando veloci venti stellari colpiscono il gas e la polvere espulsi dalla stella nel suo recente passato, e li spazzano via, espandendoli nello spazio e generando cavità simili a bolle, con pareti ben definite.

I ricercatori sospettano che nel cuore di entrambe le nebulose ci siano – o ci siano state – due stelle che orbitavano l’una attorno all’altra, come una coppia di pattinatori che esegue una spirale della morte. La prova di un duo dinamico centrale si evincerebbe dalle forme bizzarre di queste nebulose. Entrambe hanno un “vitino” stretto e polveroso, e grandi lobi polari (o outflow), oltre ad altre strutture simmetriche più complesse.

Una delle teorie più accreditate per la formazione di tali strutture nelle nebulose planetarie prevede che la stella che perde massa sia una delle due stelle di un sistema binario. In accordo con questo modello, le due stelle orbitano l’una attorno all’altra fino a interagire, producendo un disco di gas attorno a una o entrambe le stelle. Il disco sarebbe la sorgente del materiale in uscita, diretto in direzioni opposte rispetto alla stella centrale. La stella più piccola della coppia finisce col fondersi con la compagna, che si sta espandendo rapidamente. Il processo potrebbe anche portare alla creazione di getti di materiale in uscita che possono oscillare nel tempo. Questo genera un pattern simmetrico, forse come quello che dà a Ngc 6302 il suo soprannome di “farfalla”. Tali deflussi sono osservati comunemente nelle nebulose planetarie.

«Le presunte stelle compagne di Ngc 6302 e Ngc 7027 non sono state rilevate direttamente perché si trovano vicino a – o addirittura sono già state inglobate da – grandi stelle giganti rosse, un tipo di stella che è centinaia o migliaia di volte più luminosa del Sole», spiega Bruce Balick dell’Università di Washington a Seattle. «L’ipotesi delle due stelle che si sono fuse sembra la spiegazione migliore e più semplice per le caratteristiche riscontrate nelle nebulose planetarie più attive e simmetriche. È un concetto unificante potente, finora senza rivali».

La Nebulosa Farfalla

Ngc 6302, conosciuta come Nebulosa Farfalla, le cui ali sono regioni di gas riscaldate a oltre 20mila gradi Celsius, che lacerano lo spazio a oltre un milione di chilometri all’ora. Si trova tra 2500 e 3800 anni luce di distanza nella costellazione dello Scorpione. Crediti: Nasa, Esa and J. Kastner (Rit).

Immaginate un irrigatore da prato che gira velocemente, lanciando due flussi d’acqua in direzioni opposte. All’inizio i getti sembrano caotici ma, se lo fissate per un po’, riuscirete a distinguere la forma a “S” che si viene a creare. La stessa forma a S è presente nella Nebulosa Farfalla, solo che in questo caso non stiamo parlando di acqua nell’aria, bensì di gas emesso ad alta velocità da una stella.

Questa “S” appare solo usando un filtro della fotocamera di Hubble, che registra l’emissione nel vicino infrarosso, generata da atomi di ferro ionizzati una volta (che ha perso un elettrone). La forma a S della nebulosa traccia le espulsioni più recenti, avvenute negli ultimi duemila anni nella regione centrale.

«Questa emissione del ferro è un sensibile tracciante delle collisioni energetiche tra i venti più lenti e quelli più veloci, provenienti dalle stelle» spiega Balick. «Viene comunemente osservata nei resti di supernova, nei nuclei galattici attivi e nei getti delle stelle appena nate, ma è molto raro vederla nelle nebulose planetarie».

«Il fatto che l’emissione di ferro si manifesti solo lungo queste direzioni opposte e decentrate, implica che la sorgente stia oscillando nel tempo, come una trottola che sta per cadere», aggiunge Kastner. «Questo è un altro segno rivelatore della presenza di un disco, che dirige il flusso, e anche di una compagna binaria».

La Nebulosa Insetto Gioiello

Jewel Bug Nebula

Ngc 7027 è conosciuta come Jewel Bug, perché ricorda il coleottero gioiello per i via dei suoi colori metallici. Dista circa 3000 anni luce, nella costellazione del Cigno. Crediti: Nasa, Esa and J. Kastner (Rit).

La nebulosa planetaria Ngc 7027 è da secoli che sta lentamente e silenziosamente soffiando via la sua massa, e l’ha fatto fino a tempi relativamente recenti, con pattern sfericamente simmetrici, o forse a spirale.

«Per alcuni aspetti, i cambiamenti all’interno di questa nebulosa sono persino più drammatici di quelli all’interno della Nebulosa Farfalla”, dice Kastner. «Recentemente, qualcosa è andato in tilt nel suo centro, producendo un nuovo motivo a quadrifoglio, con proiettili di materiale sparati in direzioni specifiche».

L’emissione di ferro ionizzato una volta, visibile nelle nuove immagini, ricorda le osservazioni fatte dall’osservatorio a raggi X Chandra della Nasa nel 2000 e 2014. Tale emissione traccia i deflussi da sud-est a nord-ovest, che producono anche gli shock visibili nei raggi X catturati da Chandra.

«Abbiamo il sospetto che questa nebulosa sia un ottimo esempio di ciò che accade quando una stella gigante rossa improvvisamente ingoia una compagna», conclude Montez Jr.

Per saperne di più: