Stelle massicce: in centinaia sono inspiegabilmente scomparse dall’Universo

Quando le stelle massicce muoiono, per come intendiamo l’Universo, non se ne vanno in silenzio. Man mano che l’energia si esaurisce, diventano instabili, devastate dalle esplosioni prima di porre fine alle loro vite in una spettacolare supernova.

Stelle massicce scomparse dall’Universo

Un team di scienziati ha però scoperto che alcune stelle massicce sono semplicemente scomparse, senza lasciare traccia nel Cosmo. Le stelle chiaramente visibili nelle indagini più vecchie sono inspiegabilmente assenti in quelle più recenti. Una stella non è esattamente un oggetto che sparisce senza lasciare traccia. Allora dove sono andate a finire?

Un nuovo studio ha fornito la spiegazione più convincente finora. Alcune stelle massicce, ha dichiaratoun team internazionale guidato dall’astrofisico Alejandro Vigna-Gómez dell’Istituto Niels Bohr in Danimarca e dell’Istituto Max Planck per l’astrofisica in Germania, possono morire, dopotutto non con un botto, ma con un gemito.

Un sistema binario denominato VFTS 243 nella Grande Nube di Magellano, costituito da un buco nero e una stella compagna. Questo sistema non mostra segni di un’esplosione di supernova che, secondo i nostri modelli, avrebbe dovuto accompagnare la formazione del buco nero.

Lo studio

“Se di guardasse una stella visibile che sta attraversando un collasso totale, potrebbe, proprio al momento giusto, essere come osservare una stella spegnersi improvvisamente e scomparire dal cielo“, ha spiegato Vigna-Gómez.

“Il collasso è così completo che non si verifica alcuna esplosione, non fuoriesce nulla e non si vedrebbe alcuna supernova luminosa nel cielo notturno. Gli astronomi hanno effettivamente osservato l’improvvisa scomparsa di stelle massicce negli ultimi tempi. Non possiamo essere sicuri di una connessione, ma i risultati che abbiamo ottenuto analizzando VFTS 243 ci hanno portato molto più vicini ad una spiegazione credibile“.

Quando le stelle massicce di circa 8 volte la massa del Sole diventano una supernova, gli strati esterni, la maggior parte della massa della stella, vengono espulsi in modo esplosivo nello Spazio attorno alla stella stessa, dove formano un’enorme nube in espansione di polvere e gas che persiste per centinaia di migliaia o milioni di anni.

Nel frattempo, il nucleo della stella, non più sostenuto dalla pressione esterna della fusione, collassa sotto la gravità per formare un oggetto ultradenso, una stella di neutroni o un buco nero, a seconda della massa iniziale della stella.

Questi nuclei collassati non sempre rimangono fermi: se l’esplosione delle stelle massicce è asimmetrica, questo può scagliare il nucleo nello Spazio con un pulsar kick. A volte possiamo anche tracciare la traiettoria del nucleo fino alla nuvola di materiale che ha espulso quando è morto, ma se è trascorso abbastanza tempo, il materiale potrebbe essersi dissipato, ma i segni del pulsar kick possono persistere molto più a lungo.

VFTS 243 è un sistema molto interessante. È costituito da una stella massiccia che ha circa 7,4 milioni di anni e circa 25 volte la massa del Sole, e da un buco nero circa 10 volte la massa del Sole.

Anche se non possiamo vedere direttamente il buco nero, possiamo misurarlo in base al movimento orbitale della sua stella compagna e, ovviamente, possiamo dedurre altre cose sul sistema.

Una cosa interessante è la forma dell’orbita: è quasi circolare. Questo, insieme al movimento del sistema nello Spazio, suggerisce che il buco nero non ha ricevuto un pulsar kick da una supernova. Lo hanno ipotizza i ricercatori che hanno scoperto il buco nero nel 2022. Il lavoro di Vigna-Gómez e dei suoi colleghi lo ha confermato.

Ci sono prove crescenti che suggeriscono che a volte le stelle massicce possono collassare direttamente nei buchi neri. VFTS 243 rappresenta la migliore prova che abbiamo fino ad oggi per questo scenario.

Conclusioni

“I nostri risultati evidenziano VFTS 243 come il miglior caso osservabile finora per la teoria dei buchi neri stellari formatisi attraverso il collasso totale, dove l’esplosione di stelle massicce fallisce e che i nostri modelli hanno dimostrato essere possibile“, ha aggiunto l’astrofisica Irene Tamborra del Niels Bohr Institute.

“Si tratta di un importante controllo della realtà per questi modelli. E certamente ci aspettiamo che il sistema serva da punto di riferimento cruciale per la ricerca futura sull’evoluzione e sul collasso delle stelle massicce“, ha concluso

La ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.