Uno studio rivela stelle invisibili e giganti rossi che rilasciano nuvole di materiale oscuro, cambiando la nostra comprensione del cielo
Uno studio su quasi un miliardo di stelle nella luce infrarossa ha rivelato molte stelle attualmente invisibili a noi in altre lunghezze d’onda, inclusa nuove categorie di oggetti che cambiano rapidamente. Uno di questi, chiamato “vecchi fumatori”, sono giganti rossi invecchiati che possono improvvisamente rilasciare nuvole di materiale scuro che impediscono alla luce di sfuggire.
La polvere blocca la nostra vista del centro della galassia nella luce visibile, ma le lunghezze d’onda infrarosse sono meno influenzate. Purtroppo, l’atmosfera ha l’effetto opposto, bloccando la luce infrarossa, motivo per cui siamo così dipendenti dal JWST. Tuttavia, il Visible and Infrared Survey Telescope (VISTA) in Cile si trova sopra una parte sufficiente dell’atmosfera per poter studiare il nucleo galattico nel vicino infrarosso.
Un team internazionale ha analizzato i dati di VISTA per le stelle con le maggiori variazioni di luminosità, scegliendo le prime 222, inclusi alcuni in cui la causa è stata trovata essere eventi di microlensing che causano un improvviso aumento di luminosità, piuttosto che qualcosa di intrinseco alla stella.
“Circa due terzi delle stelle sono state facili da classificare come eventi ben compresi di vari tipi”, ha detto il professor Philip Lucas dell’Università di Hertfordshire in una dichiarazione. “Le altre erano un po’ più difficili, quindi abbiamo usato il Very Large Telescope dell’ESO per ottenere spettri di molte di loro individualmente.”
Il team stava cercando protostelle nel processo di avviare la fusione. Si sa che queste subiscono enormi eruzioni che durano mesi o decenni.
“Queste eruzioni avvengono nel disco di materia che ruota lentamente che sta formando un nuovo sistema solare. Aiutano la stella neonata al centro a crescere, ma rendono più difficile la formazione dei pianeti”, ha detto il dottor Zhen Guo dell’Università di Hertfordshire. “Non capiamo ancora perché i dischi diventino instabili in questo modo.”
La ricerca si è rivelata fruttuosa, catturando 32 protostelle che hanno subito aumenti di luminosità di un fattore di 40 o più nelle 9,5 anni di osservazioni. Alcune sono diventate più luminose del 30.000 percento. Elaborando rapidamente i dati, il team ha potuto prestare ulteriore attenzione ad alcune stelle in eruzione al picco e mentre la loro luminosità diminuiva. I tempi medi di aumento erano di circa due anni, più lunghi rispetto ai pochi esempi che erano stati osservati prima di questo studio.
Nel frattempo, la ricerca ha portato a qualcosa di inaspettato che potrebbe rivelarsi ancora più significativo: 21 stelle rosse che hanno subito cambiamenti di luminosità più misteriosi. Indagando su sette di queste in dettaglio, il team ha determinato che sono giganti più vecchi di un tipo mai visto prima.
“Queste stelle anziane rimangono tranquille per anni o decenni e poi emettono nuvole di fumo in un modo totalmente inaspettato”, ha detto il professor Dante Minniti all’Università Andrés Bello. “Appaiono molto deboli e rosse per diversi anni, al punto che a volte non riusciamo a vederle affatto.”
Questi “vecchi fumatori” sono concentrati nel Disco Nucleare Centrale della Via Lattea, il che spiega perché non abbiamo mai visto nulla di simile prima,
Più ci si avvicina al centro della galassia, maggiore è la concentrazione di metalli nelle stelle, un prodotto di più generazioni di supernove che hanno seminato la regione con elementi pesanti. Sembra quindi che questo comportamento di fumo si verifichi solo nelle stelle con più metalli rispetto a quelle che siamo abituati a osservare.
Concentrazioni più elevate di metalli facilitano la condensazione delle particelle di polvere dal gas intorno alle stelle, o anche negli strati esterni più freddi. Tuttavia, il team non riesce a spiegare cosa provochi queste esplosioni erratiche che oscurano temporaneamente le stelle.
“La materia espulsa dalle stelle anziane svolge un ruolo chiave nel ciclo di vita degli elementi, contribuendo a formare la prossima generazione di stelle e pianeti”, ha detto Lucas. “Si pensava che ciò avvenisse principalmente in un tipo di stella ben studiato chiamato variabile Mira. Tuttavia, la scoperta di un nuovo tipo di stella che espelle materia potrebbe avere una più ampia importanza per la diffusione di elementi pesanti nel Disco Nucleare e nelle regioni ricche di metalli di altre galassie.”
Con il passare del tempo, mentre le galassie invecchiano, le supernove e le kilonove lavorano per apportare cambiamenti nelle equivalenti periferie galattiche, causando l’espansione della regione ad alta concentrazione di metalli. Alla fine, forse, i vecchi fumatori diventeranno una caratteristica del nostro stesso vicinato stellare.
Lo studio è pubblicato come quattro articoli in accesso aperto nel Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Essi includono una panoramica generale dei risultati; una esplorazione più dettagliata degli spettri di protostelle e giganti anziani; uno studio degli eventi di accrescimento episodici che si pensa spieghino le eruzioni tra le protostelle e contribuiscano alla formazione dei pianeti; e un rapporto dettagliato su una singola eruzione in corso in cui una protostella è salita a 16 volte la luminosità del Sole, nonostante probabilmente abbia solo circa un quinto della sua massa.
