Il Concetto di Stella si fa Più Grande

Scoperta una Stella 300 Volte la Massa del Sole

21 luglio 2010

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Usando una combinazione di strumenti del Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, gli astronomi hanno scoperto la più massiccia fra le stelle mai trovata fino ad oggi, con un peso alla nascita di oltre 300 volte la massa del Sole, il doppio del limite attualmente considerato di 150 masse solari. L'esistenza di questi “mostri” - milioni di volte più luminose del Sole che perdono peso a causa di venti molto potenti - può fornire la risposta alla domanda "quanto massicce possono essere le stelle?"

Un team di astronomi guidato da Paul Crowther, professore di Astrofisica presso l'Università di Sheffield, ha utilizzato il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO e dati d’archivio dell’Hubble Space Telescope NASA/ESA, per lo studio dettagliato di due giovani ammassi di stelle, NGC 3603 e RMC 136a. NGC 3603 è una fabbrica cosmica dove si formano freneticamente stelle da estese nubi di gas e polveri della nebulosa, che si trova a 22 000 anni luce di distanza dal Sole (eso1005). RMC 136a (più spesso noto come R136) è un altro ammasso di giovani stelle massicce e calde, che si trova all'interno della nebulosa Tarantola, in una delle nostre galassie vicine, la Grande Nube di Magellano, 165 000 anni luce di distanza (eso0613).

Il gruppo di astronomi ha trovato parecchie stelle con temperature superficiali di oltre 40 000 gradi, oltre sette volte più calde del nostro Sole, poche decine di volte più grandi e diversi milioni di volte più luminose. Il confronto con i modelli implica che alcune di queste siano nate con masse superiori a 150 masse solari. La stella R136a1, che si trova nell’ammasso R136, è la più grande stella mai trovata, con una massa attuale di circa 265 masse solari e con un peso alla nascita di ben 320 volte quello del Sole.

In NGC 3603, gli astronomi hanno potuto misurare direttamente le masse di due stelle appartenenti a un sistema stellare doppio [1], come validazione dei modelli utilizzati. È stato stimato che le stelle A1, B e C, di questo agglomerato, avessero masse alla nascita vicine o superiori a 150 masse solari.

Stelle molto massicce producono emissioni molto potenti. "A differenza degli esseri umani, queste stelle sono nate pesanti e invecchiando perdono peso", afferma Paul Crowther. "Con un'età di poco più di un milione di anni, la stella più estrema R136a1 è una stella di mezza età e ha già subito un intenso programma di dimagrimento, perdendo nel tempo un quinto della sua massa iniziale, più di cinquanta masse solari."

Se R136a1 sostituisse il Sole nel nostro sistema solare, lo oscurerebbe al pari di quanto attualmente fa il Sole con la Luna piena. "La sua massa elevata ridurrebbe la durata dell'anno terrestre a tre settimane e inonderebbe la Terra di intensissime radiazioni ultraviolette, rendendo impossibile la vita sul nostro pianeta», dice Raffaello Hirschi da Keele University, membro del team.

Queste stelle super pesanti sono estremamente rare, e si formano esclusivamente all'interno dei gruppi di stelle più densi. Distinguere le singole stelle – risultato raggiunto per la prima volta – è stato possibile grazie alla straordinaria capacità di risoluzione degli strumenti a infrarossi del VLT [2].

Il team ha anche stimato la massima massa possibile per le stelle all'interno di questo agglomerato e il numero relativo di quelle più massicce. "Le stelle più piccole sono si limitano ad essere un'ottantina di volte Giove, sotto tale misura sono 'stelle fallite' o nane brune", dice un membro del team Olivier Schnurr dell'Istituto di Astrofisica di Potsdam. "La nostra ricerca fornisce nuovo sostegno all’ipotesi che esista anche un limite superiore a quanto possa essere grande una stella, anche se alza questo limite del doppio rispetto al precedente, a circa 300 volte la massa del Sole."

All'interno di R136, solo quattro stelle pesavano più di 150 masse solari alla nascita, eppure sono responsabili di quasi la metà del vento e delle radiazioni dell'intero agglomerato, che in totale comprende circa 100 000 stelle. R136a1 da sola emana energia nei suoi dintorni di oltre un fattore cinquanta rispetto all’agglomerato della Nebulosa di Orione, la regione di formazione di stelle massicce più vicina alla Terra.

Capire come si formano le stelle di grande massa è abbastanza complicato, a causa della loro vita molto breve e dei potenti venti, tanto che l'identificazione di casi estremi come R136a1 rappresentano un’ulteriore sfida ai teorici. "Se sono nate così grandi oppure siano il prodotto di fusioni di stelle più piccole", spiega Crowther.

Stelle con masse comprese tra 8 e 150 masse solari esplodono alla fine del loro breve vita come supernovae, lasciando esotici resti, che siano stelle di neutroni o buchi neri. Avendo ormai stabilito l'esistenza di stelle di peso compreso tra 150 e 300 masse solari, le scoperte degli astronomi sollevano la possibilità dell'esistenza di un’eccezionale luminosità, "un paio di instabili supernove" che si soffiano reciprocamente, non riuscendo a lasciarsi alle spalle ogni residuo e disperdendo nell’ambiente circostante un quantitativo di ferro equivalente a dieci masse solari. Negli ultimi anni sono stati ipotizzati pochi candidati per questo genere di esplosioni.

Non solo R136a1 è la stella più massiccia mai scoperta, ma è anche quella a più alta luminosità, circa 10 milioni di volte quella del Sole. "A causa della rarità di questi mostri, credo che sia improbabile che questo nuovo record possa essere superato molto presto", conclude Crowther.

Note

[1] La stella A1 in NGC 3603 è una stella doppia, con un period orbitale di 3.77 giorni. Le due stelle del sistema hanno rispettivamente 120 e 90 volte la massa del Sole, il chef a ritenere che al momento della loro formazione la loro massa fosse rispettivamente 148 e 106 volte la massa del Sole.

[2] The team ha usato gli strumenti SINFONI, ISAAC e MAD, tutti collocati al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO at Paranal in Cile.

Maggiori Informazioni

Questo lavoro è presentato in un articolo su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (“The R136 star cluster hosts several stars whose individual masses greatly exceed the accepted 150 M_sun stellar mass limit”, by P. Crowther et al.).

Il team è compost da Paul A. Crowther, Richard J. Parker, e Simon P. Goodwin (Università di Sheffield, UK), Olivier Schnurr (Università di Sheffield e dell’Istituto di Astrofisica di Potsdam, Germania), Raphael Hirschi (Università Keele, UK), e Norhasliza Yusof e Hasan Abu Kassim (Università di Malaya, Malesia).

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 14 paesi: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Olanda, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera e Gran Bretagna. L’ESO mette in atto un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strutture astronomiche da terra che consentano agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo preminente nel promuovere e organizzare cooperazione nella ricerca astronomica. L’ESO gestisce tre siti unici di livello mondiale in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope, l’osservatorio astronomico nella banda visibile più d’avanguardia al mondo. L’ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO sta pianificando al momento la realizzazione di un gigantesco telescopio nell’ottico/vicino-infrarosso di 42 metri di diametro, lo European Extremely Large Telescope, E-ELT, che diventerà “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo”.