POPOLAZIONI ANTICHISSIME: HANNO CIRCA 13 MILIARDI DI ANNI

Stelle all’elio tra le nubi dell’Ofiuco

Uno sguardo oltre la cortina di polveri dell’ammasso globulare M14, reso possibile grazie alla Wide Field Camera 3 del telescopio spaziale Hubble, ha consentito a un team di astronome e astronomi guidato da Francesca D’Antona dell’Inaf di Roma di individuare due distinte generazioni fra le stelle dell’ammasso. Una di esse avrebbe fagocitato l’elio rilasciato dalle stelle della generazione precedente

     07/02/2022
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L’ammasso globulare M14, qui in un’immagine ottenuta dal telescopio del Kitt Peak National Observatory (Usa). Crediti: NoirLab/Nsf/Aura

Nella costellazione dell’Ofiuco, pochi gradi a nord di Antares, la stella più brillante dello Scorpione, si trova un antico ammasso stellare globulare chiamato M14. Si tratta di centinaia di migliaia di stelle primordiali che, da circa 13 miliardi di anni, sono soggette a un’intensa interazione gravitazionale che le tiene unite e dà loro la caratteristica forma sferoidale.

Il fascino degli ammassi globulari è proprio dato dal fatto che essi sono nati agli albori dell’universo. Da oltre un secolo gli astronomi studiano le loro stelle perché esse conservano traccia di eventi avvenuti poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Sebbene M14 sia uno degli ammassi più massicci e interessanti dell’intera Via Lattea, questo globulare è rimasto praticamente inesplorato nei tempi moderni. La ragione principale è che M14 si nasconde dietro la spettacolare Nube di Rho Ophiuchi, una nube molecolare gigante formata in gran parte da polveri che oscurano la luce dell’ammasso.

Lo scorso agosto, un team internazionale, in gran parte formato da astronome e astronomi dell’Istituto nazionale di astrofisica, è riuscito a osservare M14 con la Wide Field Camera 3 – il rivelatore più moderno a bordo del telescopio spaziale Hubble. Osservazioni mirate a produrre la cosiddetta “mappa cromosomica” dell’ammasso globulare e riportate ora in un articolo pubblicato venerdì scorso su The Astrophysical Journal.

«I recenti risultati spettroscopici ottenuti dal collega e co-firmatario dell’articolo Christian Johnson avevano mostrato una distribuzione peculiare di abbondanze chimiche nelle stelle giganti di questo ammasso», ricorda la prima autrice dell’articolo, Franca D’Antona, astronoma dell’Inaf di Roma. «Questo ha stimolato l’avvio di un’analisi più approfondita. Grazie agli straordinari dati del telescopio Hubble e ad una tecnica innovativa sviluppata dal nostro team, abbiamo ricostruito la struttura della nube di fronte a M14 con un’altissima risoluzione spaziale e abbiamo decontaminato la luce di dell’ammasso globulare dal contributo delle polveri».

«Questa nuova tecnica», aggiunge Antonino Milone dell’Università di Padova, «ci ha permesso di studiare un centinaio di migliaia di stelle di M14 con un dettaglio senza precedenti e di misurarne per la prima volta il contenuto di elio».

La Nube di Rho Ophiuchi (a sinistra) e l’ammasso M14 (pannelli a destra). Crediti: Wikimedia Commons, Hst/D’Antona

Dopo l’idrogeno, l’elio è l’elemento chimico più diffuso nell’intero universo. La maggior parte di esso si è formato in una serie di processi chiamati nucleosintesi primordiale avvenuti appena pochi minuti dopo il Big Bang. In quell’epoca l’elio costituiva il 24 per cento della materia esistente. Nel Sole, così come in quasi tutte le stelle conosciute, l’elio rappresenta ancora circa un quarto della massa totale e quindi riflette il contenuto primordiale.

L’analisi dei dati di Hubble ha portato ad un risultato sorprendente: oltre un terzo delle stelle di M14, infatti, hanno un contenuto di elio che supera il 30 per cento della loro massa. Una tale abbondanza estrema di elio non è mai stata osservata in nessun’altra stella dell’universo al di fuori degli ammassi globulari come M14.  L’eccesso di elio, che non è compatibile con quello prodotto durante la nucleosintesi primordiale, è la prova di qualche altro fenomeno, ancora oscuro, che pare sia avvenuto in M14 poco tempo dopo la sua origine.

Secondo D’Antona – che insieme a Vittoria Caloi e Paolo Ventura, entrambi coautori del nuobo studio, venti anni fa per prima ha predetto la presenza di popolazioni di stelle ad alto contenuto di elio – la presenza di un gruppo di stelle con contenuto estremo di elio in M14 ha permesso di compiere un enorme passo avanti nella comprensione dei globulari e delle popolazioni stellari multiple che essi ospitano: i risultati suggeriscono infatti che, oltre 13 miliardi di anni fa, all’interno di M14 siano nate due generazioni di stelle. La prima generazione aveva un contenuto di elio primordiale, come quasi tutte le stelle conosciute. Le stelle “all’elio” sono invece stelle della seconda generazione, che per poter nascere hanno fagocitato l’elio rilasciato da stelle massicce morenti della generazione precedente.

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