Analizzando le stelle per studiare i loro moti all’interno di un antico agglomerato cosmico, l’ammasso globulare Ngc 6397, che si trova a 8000 anni luce da noi e ha un’età di 13,4 miliardi di anni, un gruppo di astronomi ha realizzato una scoperta inaspettata: all’interno di un particolare gruppo di stelle, molte mancano all’appello. Si tratta di nane rosse con masse intorno a 0,35 volte quella del Sole. Non c’è carenza di stelle più piccole né più grandi di questo valore, ma quelle con una massa pari al 35% di quella solare scarseggiano.
L’ammasso globulare Ngc 6397. Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by J.-C. Cuillandre (Cea Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO
Si pensa che questa specifica assenza di stelle sia legata a ciò che avviene negli interni stellari. Per stelle la cui massa è al di sotto di questo valore, infatti, l’energia viene trasportata dal nucleo verso la superficie stellare attraverso “celle convettive”, grandi bolle di plasma simili a quelle che salgono in superficie all’interno di una pentola d’acqua bollente: in questo caso, si dice che la struttura stellare è interamente convettiva. Le stelle più massicce di 0,35 masse solari, come lo stesso Sole, hanno invece un nucleo in cui l’energia viene trasportata per radiazione, circondato a sua volta da uno spesso strato convettivo, dove il trasporto dell’energia prosegue fino alla superficie.
Intorno al valore in questione, che corrisponde alla transizione tra i due regimi, avviene un brusco rimescolamento del materiale già processato che provoca un’instabilità strutturale e modifica la dimensione, la luminosità e la temperatura delle stelle con masse comprese tra 0,34 e 0,36 masse solari. Questa instabilità si manifesta come una discontinuità nel numero di stelle alle varie luminosità.
Alla guida dello studio c’è l’astronomo italiano Massimo Griggio, oggi ricercatore presso lo Space Telescope Science Institute (Stsci) di Baltimora e formatosi scientificamente all’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), dove ha iniziato a lavorare sui primi dati di Euclid. Questo importante successo, che vanta una forte partecipazione dell’Inaf, è stato reso possibile grazie alle Early Release Observations di Euclid, missione dell’Agenzia spaziale europea (Esa) dedicata principalmente alla cosmologia. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
Questa evanescente caratteristica è attualmente rilevabile esclusivamente nei dati di Euclid. La combinazione unica di copertura a grande campo e di eccellente precisione fotometrica che ha Euclid permette infatti di superare il rumore statistico che oscura completamente questa particolarità nelle osservazioni dei telescopi spaziali Hubble e Webb, i cui campi di vista sono centinaia di volte più ristretti, indipendentemente dalla loro insuperabile risoluzione e profondità. Il team di astronomi stava sviluppando dei software per l’analisi dei dati di Euclid, partendo da strumenti analoghi creati per Hubble, quando ha realizzato questa scoperta.
«Grazie a questo lavoro abbiamo dimostrato ancora una volta come Euclid possa essere fondamentale in vari ambiti astrofisici oltre la cosmologia, come per esempio lo studio delle popolazioni stellari», spiega il coautore Mattia Libralato, Iaf (Astrophysics Fellowships in Italy) fellow dell’Inaf di Padova. «Altre osservazioni con Euclid e in futuro con il Nancy Grace Roman Space Telescope ci permetteranno di caratterizzare meglio questo fenomeno anche in altri ammassi globulari».
L’assenza di nane rosse con massa intorno a questo valore era già emersa nel 2018 dai dati del satellite Esa Gaia, in particolare dalle osservazioni di 250mila stelle nel vicinato solare. Nel caso di Gaia, tuttavia, le stelle si trovano a distanze diverse da noi e presentano età, storie e composizioni chimiche differenti, per cui non si era potuto stimare il valore con grande precisione. Le stelle di un ammasso globulare, invece, condividono una storia comune, essendosi formate più o meno contemporaneamente nello stesso ambiente cosmico. Peraltro, le stelle censite da Gaia tendono a essere più giovani e più ricche di elementi pesanti rispetto a quelle presenti negli ammassi globulari. L’analisi dei dati di Euclid ha confermato che lo stesso processo si verifica anche all’interno di stelle più distanti, più antiche e povere di elementi pesanti.
Questo fenomeno permette inoltre di stimare in maniera molto accurata la distanza dagli ammassi globulari, poiché consente di determinare la luminosità in corrispondenza del gap con altissima precisione, conoscendo per quali masse stellari esso si verifica.
«È una scoperta che finirà nei testi di tutti i corsi di studio di astronomia», conclude il coautore Luigi (Rolly) Bedin, ricercatore Inaf a Padova. «Abbiamo identificato un indicatore per trovare il valore esatto in cui avviene la transizione tra i due regimi che caratterizzano l’interno delle stelle di piccola massa. I teorici studieranno questo fenomeno per i prossimi decenni, perché riuscire a modellare l’effetto che abbiamo osservato significa sondare gli interni stellari con grande precisione. Una scoperta preziosa, considerato quanto sia difficile trovare altri indicatori simili per stelle intrinsecamente così deboli».
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Euclid: Early Release Observations – Internal kinematics and the convective-transition gap of NGC 6397. High-precision multiple-pass photometry and astrometry”, di M. Griggio, M. Libralato, R. Gerasimov, L. R. Bedin, A. Bellini, J. Anderson, E. Dalessandro, E. Vesperini, et al.