Comunicato Stampa

Una dieta a basso contenuto di sodio per le stelle che invecchiano

Nuove osservazioni del VLT: un gran problema per le teorie stellari

29 Maggio 2013

Gli astronomi si aspettano che le stelle simili al Sole espellano la gran parte dell'atmosfera nello spazio verso la fine della loro vita. Ma nuove osservazioni di un enorme ammasso stellare, effettuate con il VLT dell'ESO, hanno mostrato - contro ogni aspettativa - che la maggioranza delle stelle studiate semplicemente non raggiunge questo stadio nella propria vita. L'equipe internazionale ha trovato che la quantità di sodio nelle stelle è un indicatore molto chiaro di come esse arrivino alle ultime fasi di vita.

Da molti anni si ritiene di conoscere il modo in cui le stelle evolvono e concludono la propria vita. Modelli numerici dettagliati prevedono che le stelle di massa simile al Sole raggiungano un periodo verso la fine della propria vita - chiamato ramo asintotico delle giganti o AGB (asymptotic giant branch) [1] - in cui le stelle attraversano un ultimo ciclo di combustione nucleare ed espellono la maggior parte della massa sotto forma di gas e polvere.

Il materiale che viene espulso [2] va a formare la successiva generazione di stelle e questo ciclo di perdita di massa e rinascita è fondamentale per spiegare l'evoluzione chimica dell'Universo. Il processo produce anche il materiale necessario per formare i pianeti - e anche gli ingredienti della vita organica.

Ma quando l'esperto australiano di teorie stellari Simon Campbell, del Monash University Center for Astrophysics, di Melbourne, ha riletto alcuni vecchi articoli, vi ha trovato indizi allettanti sulla possibilità che alcune stelle possano in qualche modo sfuggire alle regole e saltare completamente la fase AGB. Egli stesso racconta:

"Per un teorico della formazione stellare questo suggerimento era assolutamente pazzesco! Tutte le stelle passano attraverso la fase AGB secondo i nostri modelli. Ho ricontrollato tutti i vecchi studi e ho trovato che questo punto non era stato indagato adeguatamente. Ho deciso di studiare io stesso il problema, pur avendo scarsa esperienza osservativa."

Campbell e la sua equipe hanno usato il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO per studiare in dettaglio la luce proveniente dalle stelle dell'ammasso globulare NGC 6752, nella costellazione australe del Pavone. Questa grande sfera di stelle antiche contiene sia la prima generazione di stelle che una seconda che si è formata un po' più tardi [3]. Le due generazioni si distinguono per la quantità di sodio che contengono - una misura che i dati di ottima qualità del VLT permettono di ottenere.

"FLAMES, lo spettrografo multi-oggetto ad alta risoluzione montato sul VLT, è l'unico strumento che potesse permetterci di ottenere dati della qualità necessaria per 130 stelle alla volta. Ci ha permesso di osservare gran parte dell'ammasso in un colpo solo", aggiunge Campbell.

I risultati sono stati una vera sorpresa - tutte le stelle AGB studiate erano stelle della prima generazione, con livelli di sodio molto bassi. Nessuna delle stelle di seconda generazione, con livelli più alti di sodio, era entrata nella fase AGB. Circa il 70% delle stelle non si trovavano nello stadio finale di combustione termonucleare e perdita di massa [4][5].

"Sembra che le stelle debbano seguire un regime dietetico povero di sodio per raggiungere la fase AGB in vecchiaia. Queste osservazioni sono importanti per molti motivi: le stelle AGB sono le più brillanti degli ammassi globulari - perciò le stelle brillanti saranno circa il 70% in meno rispetto a quanto prevede la teoria. Significa anche che i nostri modelli numerici di stelle sono incompleti e devono essere corretti!" conclude Campbell.

L'equipe prevede che si troveranno simili risultati per altri ammassi stellari; nuove osservazioni sono state pianificate.

Note

[1] Lo strano nome delle stelle AGB deriva dalla loro posizione nel diagramma di Hertzsprung-Russel, un grafico della luminosità delle stelle in funzione del loro colore.

[2] Per un breve periodo il materiale espulso viene illuminato dalla radiazione ultravioletta emessa dalla stella e crea una nebulosa planetaria (si veda per esempio eso1317).

[3] Anche se le stelle di un ammasso globulare si sono formate tutte all'incirca nello stesso momento, è ormai dimostrato che questi sistemi non sono così semplici come si pensava una volta. Di solito contengono due o più popolazioni stellari con diverse quantità di elementi chimici leggeri come carbonio, azoto e - importante per questo studio - sodio.

[4] Si pensa che le stelle che saltano la fase AGB evolvano direttamente in nane bianche all'elio e si raffreddino gradualmente per molti miliardi di anni.

[5] Non si pensa che il sodio sia direttamente la causa del diverso comportamento, ma che debba essere legato al movente principale che per ora rimane ignoto.

Ulteriori Informazioni

Questo studio è stato presentato nell'articolo intitolato “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars” di Simon Campbell et al., che verrà pubblicato on-line dalla rivista Nature il 29 Maggio 2013.

L'equipe è composta da Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne, Australia), Valentina D’Orazi (Macquarie University, Sydney, Australia; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra, Australia [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn, Germania), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU), Frank Grundahl (Aarhus University, Danimarca).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1323.