Betelgeuse è nata dalla fusione di due stelle?

La stella gigante rossa Betelgeuse potrebbe originariamente essere stata parte di un sistema binario.

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I primi homo sapiens sono comparsi sulla Terra circa 250 mila anni fa e nelle notti buie probabilmente volgevano i loro curiosi sguardi verso le migliaia di stelle che punteggiavano il cielo. Un tempo lunghissimo in termini umani, ma 250 mila anni sono solo un fugace battito di ciglia in termini cosmici.
Il cielo notturno di quei tempi lontani non doveva essere molto diverso dal nostro, probabilmente i nostri antenati vedevano le stesse stelle, alcune delle quali in una posizione diversa da quella occupata oggi. Forse potevano vedere una brillante stella rossa, una delle stelle più brillanti del nostro cielo, una supergigante rossa che noi chiamiamo Alpha Orionis o “Betelgeuse“.
Un nuovo studio esplora l’idea che Betelgeuse si sia formata dalla fusione di due stelle solo poche centinaia di migliaia di anni fa. Lo studio si intitola “Betelgeuse è il risultato di una fusione passata?” L’autore principale è Manos Chatzopoulos, un assistente professore di fisica e astronomia presso la Louisiana State University. Lo studio è disponibile sull’archivio aperto online arXiv.org .
Betelgeuse ha fatto discutere qualche mese fa a causa del momentaneo abbassamento della sua luminosità, poi ritornata ai suoi normali valori. Inizialmente alcuni hanno pensato che la supergigante stesse per diventare una supernova ma è più probabile che questo accada tra molto tempo.
Ma attorno a Betelgeuse ci sono misteri ben più grandi delle variazioni della luminosità. Betelgeuse è probabilmente una stella espulsa dal suo luogo di origine, la Orion OB1 Association. Si sta muovendo attraverso il mezzo interstellare (ISM) a circa 30 km / sec. creando un enorme shock di prua che è largo oltre quattro anni luce. È qui che il vento stellare di Betelgeuses si scontra contro il mezzo interstellare.
Betelgeuse ruota molto rapidamente attorno al proprio asse, con una velocità di rotazione di circa 5,5 km / s, molto più elevata della rotazione del nostro Sole che ruota invece a poco meno di 2 km / s. Inoltre è gigantesca, se fosse al centro del nostro Sistema Solare, la sua orbita ingloberebbe tutti i pianeti forse fino a Giove.
Nell’introduzione al loro articolo, gli autori scrivono: “Sosteniamo che lo scenario migliore che può spiegare sia la rapida rotazione di Betelgeuse sia la sua grande velocità spaziale osservata è quello in cui una binaria è stata espulsa dinamicamente dal suo cluster madre alcuni milioni di anni fa e poi successivamente fusi“.
Betelgeuse occupa molto spazio. Le supergiganti rosse sono le stelle più voluminose dell’Universo, avendo bruciato la maggior parte dell’idrogeno nel loro nucleo si sono espanse. Tuttavia la fisica dice che quando un oggetto si espande deve rallentare la sua rotazione, un po’ come un pattinatore sul ghiaccio che durante la rotazione attorno al proprio asse se allarga le braccia ruota più lentamente, questo effetto è la conservazione del momento angolare.
Perché Betelgeuse ruota più rapidamente di quanto dovrebbe? Tra l’altro, non è l’unica stella a farlo, recenti osservazioni condotte su altre stelle massicce di sequenza principale, spiegano gli autori dello studio: “hanno mostrato che un gran numero di loro ruota rapidamente con velocità di rotazione che raggiungono i 450 km/s“. I ricercatori sottolineano inoltre che il telescopio spaziale Kepler ha trovato stelle nella fase di gigante che ruotano 18 volte più velocemente del Sole.
Sappiamo anche che molte stelle si evolvono in coppie. Secondo Chatzopoulos e gli altri autori dello studio, ciò significa che le fusioni tra due stelle potrebbero svolgere un ruolo più importante nel formare stelle come Betelgeuse di quanto gli astronomi abbiano immaginato.
Questi risultati, insieme all’osservazione che la maggioranza (circa il 60 per cento) delle stelle massicce sono membri di sistemi stellari binari e che la maggior parte delle stelle massicce in tali sistemi a volte subiscono interazioni con una terza stella anche sperimentando un fusione, indica l’importanza di studiare gli effetti delle fusioni stellari sull’evoluzione a lungo termine delle proprietà rotazionali delle stelle massicce“.
Secondo gli astronomi che hanno condotto lo studio, qualche milione di anni fa, due stelle compagne furono espulse dalla Orion OB1 Association. La stella primaria era di circa 16 masse solari e quella secondaria di circa 2 o 3 masse solari. Mentre la stella più grande lasciava la sequenza principale e diventava una Supergigante rossa, il suo inviluppo si è espanso fino a circa 200 o 300 raggi solari avvolgendo la compagna più piccola. Quindi la velocità della nuova stella e il suo enorme inviluppo sono stati “spinti su valori che rimangono in un intervallo coerente con le osservazioni di Betelgeuse per migliaia di anni di evoluzione“.
Gli astronomi hanno realizzato una simulazione della fusione. Inizialmente le stelle compagne ruotavano attorno al loro baricentro comune, in seguito la stella più piccola è rimasta bloccata per effetto dell’interruzione mareale e ha iniziato a spiraleggiare attorno alla primaria rilasciando i suoi gas. Secondo il modello, la morte della stella più piccola è avvenuta rapidamente, entro 175 orbite andando a finire sulla stella primaria. Dopo questa fase sarebbe nata Betelgeuse.
La supergigante rossa mostra una quantità insolitamente alta di azoto nella sua atmosfera. Secondo i ricercatori, questo può essere spiegato dalla fusione. Mentre la stella compagna veniva consumata, avrebbe potuto sollevare azoto dal nucleo della stella più grande.
Nella conclusione del loro studio gli astronomi scrivono che le fusioni stellari sono “una caratteristica prevalente nell’Universo” e che sono “un ragionevole canale di formazione per stelle giganti e supergiganti a rotazione rapida…” Tuttavia riconoscono che esiste un’altra possibilità per spiegare supergiganti rosse a rotazione rapida come Betelgeuse.
Uno scenario alternativo in cui il progenitore di Betelgeuse è stato sbalzato dall’accrescimento in una binaria e rilasciato dall’esplosione di supernova del compagno richiede un set di condizioni finemente sintonizzato ma che non può essere escluso“.
Dopo 250 mila anni noi esseri umani continuiamo a osservare il cielo, e con sensi elettronici molto più raffinati dei sensi che abbiamo ereditato dai nostri progenitori, iniziamo a capire i misteri che ci accompagnano da migliaia di anni.
Fonte: Universe Todayhttps://arxiv.org/