Quanto può crescere una stella? Non così tanto come immaginavamo, pare. Le immagini più nitide mai scattate della stella più grande conosciuta indicano che il limite superiore alla massa di un sole è probabilmente molto inferiore alle stime fatte in precedenza.
La stella R136a1 è stata inizialmente misurata da circa 250 a 320 volte la massa del nostro Sole ma una nuova stima la colloca tra 150 e 230 volte la massa del Sole.
Questa nuova cifra di poco meno di 200 masse solari rende ancora la stella il detentore del record dei pesi massimi, ma la revisione al ribasso della sua massa potrebbe avere implicazioni più profonde.
Il lavoro faceva parte di un progetto di comprensione del cluster in cui risiede, denominato R136. Si trova nella Nebulosa Tarantola, un focolaio di formazione stellare in una galassia satellite della Via Lattea chiamata Grande Nube di Magellano.
Questo ammasso contiene alcune delle stelle più massicce conosciute; masse che ora sono state anche riviste al ribasso. Poiché queste masse sono punti di ancoraggio critici per la funzione di massa superiore di stelle massicce, il lavoro potrebbe significare che i nostri precedenti limiti di massa stellare superiore sono sbagliati.
“I nostri risultati ci mostrano che la stella più massiccia che conosciamo attualmente non è così massiccia come pensavamo in precedenza“, afferma l’astronomo e astrofisico Venu Kalari del Gemini Observatory. “Ciò suggerisce che il limite superiore delle masse stellari potrebbe anche essere inferiore a quanto si pensasse in precedenza“.
Sebbene non sappiamo quale sia il limite superiore per la massa di una stella, i calcoli e la modellazione suggeriscono che deve essercene uno. È accettato che in un punto noto come limite di Eddington la pressione verso l’esterno della radiazione del nucleo superi la pressione gravitazionale interna, costringendo il materiale negli strati esterni della stella ad essere espulso.
Ricerche precedenti hanno fissato un limite di Eddington in 150 masse solari. Quindi sono stati acquisiti nuovi dati sulle stelle R136, con un intero gruppo che pesava a masse significativamente più elevate. Oltre a sfidare il limite di Eddington, queste stelle – giovani, molto calde e molto grandi – hanno sfidato i modelli di formazione stellare. Ricerche successive hanno scoperto che tali choker possono formarsi attraverso fusioni stellari ma non abbiamo ancora una buona risposta sul problema del limite di Eddington.
Stabilire un limite di massa superiore basato su punti di riferimento accurati farebbe molto per risolvere questo enigma. La massa stellare può essere calcolata ottenendo osservazioni precise che rivelano la luminosità e la temperatura della stella. Quindi Kalari e i suoi colleghi hanno cercato di ottenere nuove immagini più nitide dell’ammasso in generale e di R136a1 in particolare.
Ciò ha fornito al team gli strumenti per calcolare la nuova massa di 196 masse solari (più o meno alcune dozzine di masse solari) per R136a1 e 151 e 155 masse solari per altre due grandi stelle nell’ammasso, R136a2 e R136a3, in calo rispetto a 195 -211 e 180-181.
Ciò ha implicazioni per la produzione di elementi pesanti nell’Universo. Le stelle massicce finiscono per diventare buchi neri; alla loro morte espellono il materiale esterno e si forma un buco nero dal nucleo stellare collassato. Tuttavia, c’è un limite superiore per questo: oltre circa 130 masse solari, la stella può esplodere in quella che è nota come una supernova a instabilità di coppia, in cui l’intera stella, il nucleo e tutto il resto, esplode.
Durante questi eventi incredibilmente violenti, i processi subatomici portano alla produzione di elementi pesanti. Se ci sono meno stelle là fuori in questo intervallo di massa, allora dobbiamo ripensare al potenziale contributo delle supernove a instabilità di coppia nella formazione degli elementi pesanti che osserviamo nello spazio.
“L’importanza dell’esistenza o meno di supernove con instabilità di coppia non può essere sottovalutata, poiché una sola supernova con instabilità di coppia da una stella di 300 masse solari produrrebbe e rilascerebbe più metalli nel mezzo interstellare di un’intera funzione di massa stellare al di sotto di essa, il che cambierebbe completamente la nostra comprensione della modellazione dell’evoluzione chimica galattica“, scrivono i ricercatori nel loro articolo.
Tuttavia, questo risultato è stato ottenuto spingendo il limite dello strumento Zorro sul telescopio Gemini South, ed i ricercatori esortano alla cautela nell’interpretazione dei risultati. Il passo successivo sarà cercare di convalidare le conclusioni, magari prendendo e confrontando le osservazioni di un altro strumento.
La ricerca è stata accettata per la pubblicazione su The Astrophysical Journal ed è disponibile su arXiv.
