Questa vista suggestiva dell’ammasso globulare Messier 55 nella costellazione del Sagittario è stata ottenuta dal telescopio per survey VISTA, all’Osservatorio di Paranal dell’ESO in Cile, in luce infrarossa. Questa grande sfera di antiche stelle si trova a 17300 anni luce dalla Terra. Credit: ESO/J. Emerson/VISTA. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit
L’esplosione di una stella alla fine del suo ciclo vitale produce come residuo finale un nucleo collassato, ossia una stella di neutroni, che abbandona ben presto il suo inviluppo di gas e polvere muovendosi alla velocità di alcuni chilometri al secondo. Oggi, gli astronomi hanno trovato che persino un numero esiguo di queste “fughe” possono avere un effetto drammatico sulla durata della vita media di un ammasso stellare nel quale sono nate le stelle di neutroni. Questi oggetti super densi e compatti che si muovono ad alta velocità possono causare all’ammasso stellare una perdita di massa, disgregandolo in tempi brevi e con un ritmo 4 volte superiore. La scoperta è stata presentata da Filippo Contenta, uno studente di dottorato all’Università di Surrey e autore principale dello studio, durante il National Astronomy Meeting (NAM 2015) che si sta svolgendo in questi giorni a Llandudno nel Galles del nord.
«Sappiamo che esistono due possibili scenari per dissolvere la struttura di un ammasso stellare», spiega Contenta. «Una perdita di massa più morbida e graduale ed una più rapida ed improvvisa. Si può pensare, ad esempio, alla differenza che c’è tra sciare in maniera più dolce e saltare da una rupe. Dato che questa linea di demarcazione tra i due modi è molto netta, non è poi così sorprendente che un effetto molto piccolo possa fare la differenza. Il nostro lavoro suggerisce che il comportamento erratico delle neonate stelle di neutroni potrebbe essere la causa che porta gli ammassi stellari ad una perdita improvvisa di massa (salto da una rupe) più che ad uno stato di dissoluzione graduale (lo sciare dolcemente)».
Il comportamento erratico delle neonate stelle di neutroni è ben noto e si può paragonare a quello di un neonato che si agita e scalcia continuamente. Tuttavia, la frequenza e la causa di questo comportamento sono ancora dibattuti. Le elevate velocità acquisite a seguito di questo “scalciare” dovrebbero mandare le stelle di neutroni ben al di là del campo gravitazionale creato dall’ammasso stellare nel quale sono nate. Ad ogni modo, dato che le stelle di neutroni non si possono osservare così facilmente, il loro numero presente negli ammassi globulari rimane incerto.
Perciò, i ricercatori hanno realizzato una serie di simulazioni numeriche per descrivere l’evoluzione degli ammassi stellari che hanno dimensioni differenti, considerando quei casi in cui è presente e non il comportamento irregolare delle neonate stelle di neutroni. I risultati indicano che anche nel caso in cui le stelle di neutroni costituiscono meno del 2% della massa dell’ammasso, il loro modo di “scalciare” potrebbe avere un effetto molto significativo sull’evoluzione stessa dell’ammasso stellare.
In particolare, la presenza di questo comportamento peculiare dovuto alle stelle di neutroni e la rapida perdita di massa implicano che gli ammassi non raggiungono mai un elevato grado di concentrazione stellare nelle regioni centrali, così come è stato osservato in circa il 20% dei casi. Invece, tutti i modelli in cui la perdita di massa avviene più dolcemente indicano una evoluzione dinamica più lenta del sistema stellare guidata dalle interazioni gravitazionali tra le singole stelle.
«Sappiamo che diversi fattori possono influenzare il ritmo con cui gli ammassi stellari perdono massa. Tuttavia, mentre il nostro studio si è focalizzato sul comportamento erratico delle neonate stelle di neutroni, forse la lezione più importante che abbiamo imparato è che apparentemente piccoli cambiamenti possono avere delle conseguenze significative molto grandi», conclude Contenta.
MNRAS: Filippo Contenta, Anna Lisa Varri & Douglas C. Heggie, 2015 – Neutron star natal kicks and the long-term survival of star clusters
arXiv: Neutron star natal kicks and the long-term survival of star clusters