I RISULTATI DELLO STUDIO SONO STATI PUBBLICATI SU NATURE ASTRONOMY

Giostra a quattro stelle

Un sistema quadruplo di stelle potrebbe essere il progenitore di un particolare tipo di supernove, quelle di tipo Ia. È quanto ha scoperto un team internazionale di ricercatori, del quale fa parte anche Mathieu Van der Swaelmen dell’Inaf di Arcetri, sulle base delle osservazioni fatte con la survey spettroscopica Gaia-Eso

     13/05/2022
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L’ammasso aperto IC 2391 nella costellazione australe delle Vele. Crediti: Wikimedia Commons

Un sistema quadruplo di stelle potrebbe essere il progenitore di un particolare tipo di supernove. È quello che hanno scoperto gli autori di uno studio guidato da Thibault Merle, dell’Université Libre de Bruxelles, e pubblicato ieri su Nature Astronomy.

A differenza del Sole, la maggior parte delle stelle della nostra galassia ha una o più compagne stellari, e proprio attraverso lo studio di stelle binarie è possibile derivare parametri stellari fondamentali – come masse, raggi e luminosità – con una precisione migliore rispetto a quella possibile per le singole stelle. Ma se le stelle binarie hanno suscitato molto interesse, dei sistemi composti da un numero maggiore di stelle si è discusso ancora poco. In particolare, i sistemi quadrupli di stelle rappresentano solo una frazione marginale di tutti i sistemi multipli. La loro evoluzione è piuttosto complessa e comporta trasferimenti di massa, collisioni e fusioni che potrebbero essere i progenitori di supernove termonucleari, usate dagli astrofisici come candele standard per definire la scala delle distanze nell’universo.

Il sistema quadruplo HD 74438 è stato scoperto nel 2017 con la survey spettroscopica Gaia-Eso. HD 74438 è stato successivamente osservato con spettrografi ad alta risoluzione sia al Mount John Observatory dell’Università di Canterbury in Nuova Zelanda, sia al Southern African Large Telescope in Sud Africa. È un sistema composto da quattro stelle legate gravitazionalmente: una binaria di breve periodo che orbita attorno a una binaria analoga su un periodo orbitale più lungo (configurazione “2+2”). Il sistema fa parte dell’ammasso aperto IC 2391 e vanta ben due primati: con i suoi soli 43 milioni di anni è il sistema quadruplo più giovane scoperto finora ed è anche quello con periodo orbitale esterno più corto, pari solo a sei anni.

Illustrazione delle traiettorie orbitali del sistema stella re quadruplo HD 74438. Crediti: Merle et a;. 2022

Grazie all’analisi spettroscopica è stato possibile dimostrare che HD 74438 sta subendo effetti dinamici su scale temporali lunghe rispetto al suo periodo orbitale. Uno dei sistemi binari che lo compongono – che dovrebbe presentare un’orbita circolare – si muove su un’orbita eccentrica (cioè più schiacciata), fatto dovuto all’effetto gravitazionale del compagno che ne deforma l’orbita circolare. Le simulazioni effettuate sull’evoluzione dinamica di questo sistema mostrano che ci potrebbero essere in futuro collisioni ed eventi di fusione in grado di produrre nane bianche – questa sarà anche la fine del nostro Sole – con masse di poco inferiori al limite di Chandrasekhar. Sopra questo limite, la stella collassa e ha origine una supernova termonucleare. La cosa interessante è che si sospetta che un’altissima percentuale – dal 70 all’85 per cento – delle supernove termonucleari derivino dall’esplosione di nane bianche di masse sub-Chandrasekhar.

«Sebbene la maggior parte delle stelle nell’universo faccia parte di sistemi multipli, i sistemi stellari con quattro componenti sono piuttosto rari. Questi oggetti sono di importanza cruciale per gli astronomi a causa dei processi fisico-dinamici che condizionano la loro evoluzione: perturbazioni dinamiche delle orbite, trasferimento di massa tra stelle compagne, collisioni, fusioni e in qualche caso esplosioni termonucleari da cui hanno origine vari elementi chimici», spiega a Media Inaf Mathieu Van der Swaelmen, coautore dello studio e assegnista di ricerca all’Inaf di Arcetri. «Secondo le nostre simulazioni, questo giovane sistema quadruplo – HD 74438, appunto – è un eccellente candidato progenitore delle supernove termonucleari “sub-Chandrasekhar”: un tipo di supernove responsabili della produzione di elementi nel picco del ferro nella nostra galassia».

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