La nebulosa planetaria Occhio di Gatto, immagine composita costituita da immagini nel visibile (Telescopio spaziale Hubble) e nei raggi X (Chandra X-ray Observatory)
La nascita delle cosiddette nebulose planetarie – bolle di gas incandescente che nulla hanno a che fare con i pianeti ma che vengono espulse da stelle di bassa e media massa nelle fasi terminali della loro vita – è ritenuto un processo abbastanza lento. Niente a che vedere, insomma, con le repentine deflagrazioni in supernova prodotte da stelle morenti più massicce. Tuttavia, in un recente studio pubblicato su The Astrophysical Journal un gruppo internazionale di ricerca a guida spagnola ha scoperto che fenomeni esplosivi intervengono anche nella formazione di nebulose planetarie.
«In qualche migliaio di milioni di anni il nostro Sole esaurirà il suo combustibile nucleare, espandendosi in gigante rossa ed espellendo una parte importante della sua massa. Il risultato finale sarà una nana bianca, circondata da una nebulosa planetaria incandescente. Anche se ogni stella con una massa inferiore a dieci volte quella del Sole passa attraverso questo breve ma importante passaggio finale, molti dettagli del processo ancora ci sfuggono», spiega José Francisco Gómez, ricercatore responsabile del progetto presso l’Istituto di Astrofisica dell’Andalusia.
Lo studio si è concentrato sulla stella IRAS 15103-5754, esponente di spicco nello sparuto gruppetto di sedici oggetti celesti conosciuti come water fountain. Le “fontane d’acqua” sono stelle mature che stanno attraversando lo stato di transizione da giganti rosse a nebulose planetarie, esternando questa loro agonia attraverso l’espulsione di getti della materia che le compone. Questi zampilli possono essere osservati dagli astrofisici attraverso l’intensa radiazione prodotta dalle molecole di vapore acqueo, ovvero l’emissione maser dell’acqua rilevabile nelle microonde dai radiotelescopi.
Immagine radio e infrarossi di IRAS 15103-5754 che mostra la velocità del materiale nei getti. Crediti: (IAA-CSIC)
Le fontane danzanti di IRAS 15103-5754 sono apparse ai ricercatori particolarmente interessanti per il fatto che la velocità del materiale all’interno del getto aumenta in proporzione alla distanza dalla stella centrale. «Le molecole d’acqua vengono generalmente distrutte subito dopo la formazione della nebulosa planetaria. Inoltre, nei rari casi in cui è stata rilevata una emissione maser, la velocità è sempre stato molto bassa», dice Luis F. Miranda del Centro d’Astrobiologia spagnolo. «In IRAS 15103-5754 abbiamo osservato per la prima volta un’emissione maser d’acqua a velocità di centinaia di chilometri al secondo. In pratica, stiamo assistendo in tempo reale alla transizione di una stella in nebulosa planetaria».
«L’alta velocità può essere spiegata solo dal verificarsi di un’esplosione», conclude Gómez. «I nostri risultati mostrano che, in contrasto con le teorie più diffuse, quando una stella si trasforma in una nebulosa planetaria si produce un’enorme esplosione – breve ma altamente energetica – da cui dipenderà l’evoluzione della stella nelle sue ultime fasi di vita».
Secondo gli autori, lo studio delle stelle water fountain è fondamentale per comprendere come avvenga la rottura di simmetria nelle fasi finali della loro vita, e quindi di far luce sulla straordinaria varietà di nebulose planetarie che incontriamo.
Referenze:
José F. Gómez et al. “The first water fountain collimated outflow in a planetary nebula”, The Astrophysical Journal.