Ricercatori del Centro di Astrofisica Harvard e Smithsonian hanno osservato un nuovo tipo di stella binaria la cui esistenza è stata a lungo teorizzata. La scoperta conferma finalmente come si formi e si evolva un raro tipo di stella nell’universo.
La nuova classe di stelle, descritta sulla rivista Royal Astronomical Society, è stata scoperta dal borsista post-dottorato Kareem El-Badry utilizzando il telescopio Shane al Lick Observatory in California e i dati di diversi sondaggi astronomici.
“Abbiamo osservato la prima prova fisica di una nuova popolazione di stelle binarie di transizione”, ha affermato El-Badry. “Questo è eccitante; è un anello evolutivo mancante nei modelli binari di formazione stellare che stavamo cercando”.
Un nuovo tipo di stella
Quando una stella muore, c’è una probabilità del 97% che diventi una nana bianca, un piccolo oggetto denso che si è contratto e si è oscurato dopo aver bruciato tutto il suo combustibile.
Ma in rari casi, una stella può diventare una nana bianca di massa estremamente bassa (ELM). Meno di un terzo della massa del Sole, queste stelle presentano un enigma: se i calcoli dell’evoluzione stellare sono corretti, tutte le nane bianche ELM sembrerebbero avere più di 13,8 miliardi di anni, più vecchie dell’età dell’universo stesso e quindi, fisicamente impossibile.
“L’universo non è abbastanza vecchio per creare queste stelle mediante la normale evoluzione”, ha dichiarato El-Badry, membro dell’Istituto di teoria e calcolo presso il Centro di astrofisica.
Nel corso degli anni, gli astronomi hanno concluso che l’unico modo per formare una nana bianca ELM è con l’aiuto di un compagno binario. L’attrazione gravitazionale di una stella compagna vicina potrebbe rapidamente (almeno, in meno di 13,8 miliardi di anni), divorare una stella fino a farla diventare una nana bianca ELM.
Ma le prove per questa immagine non sono infallibili.
Gli astronomi hanno osservato stelle normali e massicce come il nostro Sole che si accumulano su nane bianche, qualcosa chiamato variabili cataclismiche. Hanno anche osservato nane bianche ELM con normali compagne nane bianche. Tuttavia, non avevano osservato la fase di transizione dell’evoluzione, o la trasformazione nel mezzo: quando la stella ha perso gran parte della sua massa e si è quasi contratta a una nana bianca ELM.
Un anello evolutivo mancante
El-Badry paragona spesso l’astronomia stellare alla zoologia del XIX secolo.
“Esci nella giungla e trovi un organismo. Descrivi quanto è grande, quanto pesa e poi vai a qualche altro organismo”, spiega. “Vedi tutti questi diversi tipi di oggetti e devi ricostruire il modo in cui sono tutti collegati”.
Nel 2020, El-Badry ha deciso di tornare nella giungla alla ricerca della stella che aveva a lungo alluso gli scienziati: la nana bianca pre-ELM (indicata anche come variabile cataclismica evoluta).
Utilizzando i nuovi dati di Gaia, l’osservatorio spaziale lanciato dall’Agenzia spaziale europea, e lo Zwicky Transient Facility al Caltech, El-Badry ha ristretto un miliardo di stelle a 50 potenziali candidati.
L’astronomo sottolinea l’importanza dei dati pubblici delle rilevazioni astronomiche per il suo lavoro. “Se non fosse per progetti come Zwicky Transient Facility e Gaia, che rappresentano un’enorme quantità di lavoro dietro le quinte di centinaia di persone, questo lavoro non sarebbe possibile”, ha affermato.
El-Badry ha quindi seguito con osservazioni ravvicinate di 21 stelle.
La strategia di selezione ha funzionato. “Il 100% dei candidati erano questi pre-ELM che stavamo cercando”, ha detto. “Erano più gonfie e gonfie degli ELM. Erano anche a forma di uovo perché l’attrazione gravitazionale dell’altra stella distorce la loro forma sferica”.
“Abbiamo trovato il legame evolutivo tra due classi di stelle binarie, variabili cataclismiche e nane bianche ELM, e ne abbiamo trovato un numero decente“, ha aggiunto El-Badry.
Tredici delle stelle hanno mostrato segni che stavano ancora perdendo massa rispetto alla loro compagna, mentre otto delle stelle sembravano non perdere più massa. Ognuno di loro era anche più caldo in termini di temperatura rispetto alle variabili cataclismiche osservate in precedenza.
El-Badry ha in programma di continuare a studiare le nane bianche pre-ELM e potrebbe dare seguito alle altre 29 stelle candidate che aveva scoperto in precedenza.
Come gli antropologi moderni che stanno colmando le lacune nell’evoluzione umana, è stupito dalla ricca diversità di stelle che può derivare dalla semplice scienza.
