• 27 Giugno 2022 15:02

SCIENZA & DINTORNI

Divulgazione storica e scientifica – DIRETTORE Fabiana Leoncavallo

Scoperto un doppio sistema stellare binario instabile che potrebbe evolvere in supernova

La maggior parte delle stelle della nostra galassia è legata ad una o più compagne. I sistemi stellari multipli possono avere evoluzioni tranquille o caotiche come si pensa che avrà il sistema doppio binario di recente scoperta.

Le galassie del nostro universo sono composte da un gran numero di stelle che possono essere di vari tipi. Esistono stelle grandissime o piccolissime, stelle calde e stelle “fredde”, stelle ad alta metallicità o a bassa metallicità (in astronomia la metallicità è la presenza più o meno abbondante di tutti quegli elementi diversi da idrogeno ed elio all’interno di una stella) e questa varietà di stelle viene suddivisa con vari aggettivi: giganti, super giganti, iper giganti, nane, ecc.

Tra di loro, le stelle, possono vagare intorno al centro galattico solitariamente come il nostro Sole o formando unioni con altre stelle, anche molto diverse tra loro. Abbiamo un Sistema Stellare Binario quando due stelle, legate gravitazionalmente tra loro, orbitano intorno al comune centro di massa del loro sistema. La stella più luminosa del cielo, Sirio, è in realtà un sistema binario composto da una stella bianca 2 volte più massiccia del Sole (Sirio A) e da una piccola e massiccia nana bianca (Sirio B).

Parleremo invece di Sistemi Stellari Multipli quando avremo da tre o più stelle legate dalla gravità in una danza cosmica. Un esempio di tale sistema è α Centauri, dove una Nana Gialla (α Centauri A) ed una Nana Arancione (α Centauri B) orbitano molto vicine tra loro, con una piccola Nana Rossa (α Centauri C, ma tutti la conosciamo come Proxima Centauri) che descrive un’ampia orbita intorno alle due componenti principali.

Schema del sistema di α Centauri

Nella meccanica newtoniana, due masse orbitanti isolate sono sempre stabili. Gli unici percorsi che possono avere sono le orbite ellittiche. Questo è il motivo per cui i binari semplici sono i più comuni sistemi a stella plurima. Ma quando le masse diventano più numerose le cose si complicano. Il problema dei tre corpi che si deve risolvere per calcolare massa, velocità e traiettoria di tre o più oggetti legati da forze gravitazioni, potrebbe non avere una soluzione univoca ed è per questo che gli ammassi stellari sono più complicati da descrivere e modellizzare.

Binari Doppi

Fortunatamente, però, l’universo è superiore a qualsiasi problema di fisica che arrovella il cervello all’uomo, regalandoci spettacolari sistemi stellari composti anche da quattro o più stelle legati tra loro in maniera bizzarra. Questo è il caso di un’interessante Sistema Stellare Binario Doppio (vedi immagine sottostante) scoperto di recente e chiamato, in maniera poco poetica, HD 74438.

Rappresentazione computerizzata dei moti orbitali del sistema stellare binario doppio HD 74438. Credito: University of Canterbury, Mt John Observatory

Chiamato anche Doppio Binario Spettroscopico, questo sistema è stato osservato nel 2017 attraverso i dati Gaia-ESO Survey e si trova in un ammasso stellare aperto denominato IC 2391, conosciuto anche come Ammasso di Omicron Velorum e situato ad una distanza di 490 anni luce dalla Terra.  I telescopi di Gaia non sono stati in grado di osservare le singole stelle, ma sappiamo che sono lì, in quella inusuale configurazione, grazie ai loro spettri stellari. Mentre le stelle orbitano l’una attorno all’altra, gli spettri Doppler di ciascuna stella si spostano leggermente a causa del loro movimento relativo. Quindi possiamo calcolare il loro movimento e velocità tramite modelli computerizzati.

In un recente articolo su Nature Astronomy un team ha utilizzato osservazioni spettroscopiche da terra di HD 74438 per definire le orbite delle quattro stelle. Hanno confermato che le stelle sono in una configurazione 2 + 2, in cui le stelle sono accoppiate in binari in orbita ravvicinata che orbitano lentamente l’un l’altro. Le misurazioni erano, inoltre, abbastanza precise da mostrare che la leggera spinta gravitazionale del binario esterno sta rendendo instabile il binario interno.

Si stima che HD 74438 sia un sistema molto giovane, di circa 43 milioni di anni ed essendo le sue componenti simili al Sole per massa e dimensione, potrebbe avere uno scenario evolutivo paragonabile a quello della nostra stella, che passerà dallo stadio di Gigante Rossa fino allo stadio finale di Nana Bianca quando l’idrogeno del nucleo si esaurirà.

Detonazione in supernova

Se nel corso dei miliardi di anni che separano queste stelle dal divenire nane bianche, le loro orbite non subiranno alterazione; le due stelle più interne, alla fine della loro vita, potrebbe entrare in collisione l’una con l’alta. Ed è proprio questo scenario a rendere “doppiamente” interessante HD 74438. Potrebbe essere preso come esempio di come un sistema a più stelle può evolversi e creare una fusione di nane bianche. Le fusioni di nane bianche sono un modo in cui si verificano un tipo di supernova chiamato Supernove di tipo Ia,

Queste colossali esplosioni stellari avvengono quando una stella nana bianca accresce la propria massa rubando materia da una compagna vicina, oppure quando due nane bianche si fondono tra loro. Superato il limite di 1.44 masse solari, chiamato limite di Chandrasekhar in onore dello scienziato indiano che lo teorizzo, la nana bianca collassa ed in fine deflagra.

Immagine ai raggi x del resto della supernova 1572 prodotta dalla detonazione di una nana bianca in una supernova di tipo Ia. credit: ASA/CXC/Rutgers/J. Warren, J.Hughes et al

Le supernove Ia, svolgono un ruolo centrale nelle misurazioni dell’espansione cosmica. Tutte le nane bianche esplodono sempre nella stessa maniera, producendo sempre la stessa imponente quantità di energia indipendentemente da quanto siano lontane. Per questo vengono usate per calcolare le distanze cosmiche e definite Candele Standard.

Conclusioni

Gli astrofisici ritendono che le supernove di tipo Ia siano le più abbondanti esplosioni di supernove dell’universo con percentuali che possono arrivare anche all’85% del totale e tra di loro, quelle causate dalla fusione di nane bianche sono le più rare. Sistemi stellari come HD 74438 potrebbero essere una delle fonti principali delle supernove di tipo Ia da fusione di nane bianche. Sebbene i binari doppi costituiscano solo una piccola frazione di sistemi stellari multipli, questo studio mostra che spesso possono trovarsi in una relazione instabile che valgono di certo la pena di cercare studiare a fondo.

Fonti: https://www.universetoday.com/155912/a-recently-discovered-double-binary-system-is-unstable-stars-could-collide-leading-to-a-supernova/#more-155912

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Luca Garbin

Laurea magistrale in economia e finanze internazionale, per anni ho lavorato nel settore assicurativo, coltivando in parallelo la passione per le scienze naturali e sociali oltre che per la scrittura. Nei miei articoli cerco di far avvicinare i neofiti agli argomenti  ed intrigare gli esperti, coadiuvando uno stimolante accrescimento personale

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