Qual è il destino delle stelle che vivono accanto a Sagittarius A*?

Nonostante la loro età antichissima, alcune stelle in orbita attorno al buco nero supermassiccio centrale della Via Lattea appaiono ingannevolmente giovani. A differenza però degli esseri umani, che potrebbero apparire ringiovaniti da un nuovo ciclo di iniezioni di collagene, questi astri sembrano meno vecchi rispetto alla realtà per una ragione molto più oscura: avrebbero “mangiato” dei loro simili.

Questo è solo uno dei risultati più singolari della nuova ricerca della Northwestern University. Utilizzando un nuovo modello, gli astrofisici hanno tracciato i violenti viaggi di 1.000 stelle simulati in orbita attorno al buco nero supermassiccio centrale della nostra galassia, Sagittarius A* (Sgr A*). 

Collisioni tra stelle

Così densamente piena di stelle, la regione è spesso soggetta a brutali collisioni tra gli astri. Simulando gli effetti di queste intensi “tamponamenti”, il nuovo lavoro ha scoperto che le stelle sopravvissute alla collisione avrebbero perso massa divenendo corpi celesti più “insignificanti”, o, in alternativa, avrebbero potuto fondersi con altre loro simili per diventare massicce e ringiovanite nell’aspetto.

Le ricerche di Sanaea C. Rose

Sanaea C. Rose della Northwestern University, che ha guidato la ricerca, ha spiegato tramite alcune dichiarazioni riportate da Phys.org: “La regione attorno al buco nero centrale è densa di stelle che si muovono a velocità estremamente elevate. È un po’ come correre attraverso una stazione della metropolitana incredibilmente affollata a New York City durante l’ora di punta. Se non ti scontri con altre persone, allora le stai passando molto vicino”.

“Per gli astri, queste collisioni ravvicinate le fanno comunque interagire gravitazionalmente. Volevamo esplorare il significato di questi contatti e interazioni per la popolazione stellare e comprendere, di conseguenza, i risultati di tale fenomeno”.

Rose ha presentato questa ricerca lo scorso 4 Aprile 2024  al simposio  dell’American Physical Society (APS) a Sacramento, in California. L’evento, dal titolo “Collisioni stellari nel centro galattico”, si è svolto nell’ambito della sessione “L’astrofisica delle particelle e il centro galattico”. Rose è ricercatrice post-dottorato Lindheimer presso il Centro per l’esplorazione e la ricerca interdisciplinare in astrofisica (CIERA) della Northwestern.

Il cannibalismo stellare

Abbiamo parlato di stelle che collidono e/o mangiano le loro simili. Si tratta di un fenomeno molto complesso e quindi ci sembra opportuno approfondire l’arggomento. Il cosiddetto “cannibalismo stellare”  può verificarsi in sistemi stellari multipli o in situazioni di collisione galattica. Questo evento è particolarmente comune tra le stelle di neutroni e i buchi neri e può accadere in diversi modi.

Nei sistemi stellari binari stretti, una stella più massiccia può “rubare” materia dalla sua compagna più piccola attraverso un processo noto come trasferimento di massa. Questo può accadere attraverso una serie di eventi, tra cui l’espansione dell’astro donatore, il riempimento del lobo di Roche (la regione intorno a una stella in cui la forza di gravità di un altro oggetto è uguale alla forza centrifuga), o a causa di esplosioni come le supernove.

Il cannibalismo stellare può verificarsi per diversi motivi. Uno dei principali è l’evoluzione stellare. Gli astri più massicci esauriscono il loro carburante nucleare più rapidamente e possono evolvere in oggetti compatti come stelle di neutroni o buchi neri. Nel caso di evoluzione in un oggetto compatto all’interno di un sistema binario, la stessa può cominciare a “mangiare” la sua compagna.

I risultati del cannibalismo stellare possono variare a seconda delle masse e delle caratteristiche delle stelle coinvolte. Nei casi estremi, una stella di neutroni o un buco nero può “inghiottire” completamente la sua compagna, aumentando così la sua massa.

Questo può portare a emissioni di raggi X o a eventi più energetici come le esplosioni gamma. Inoltre, il processo può influenzare l’orbita dei corpi celesti coinvolti e persino portare alla formazione di sistemi binari completamente diversi o alla fusione tra gli astri. Concludiamo col dire che questo fenomeno affascinante che si verifica nell’Universo contribuisce alla nostra comprensione dell’evoluzione delle stelle e dei processi astrofisici ad alta energia.