Ecco come la coppia di stelle V Hydrae sta “sparando” vere e proprie palle di plasma nello spazio. Crediti: NASA, ESA, A. Feild (STScI)
Giganteschi globi infuocati lanciati nello spazio a grande velocità da una forza oscura. Sembrerebbe roba da fantascienza, invece è proprio ciò che ha visto il telescopio spaziale Hubble: bolle di plasma, calde il doppio della superficie solare e grandi due volte il pianeta Marte, espulse con regolarità nei pressi di una stella morente, a una velocità tale che se provenissero dalla Luna raggiungerebbero la Terra in mezz’ora.
La stella in questione, chiamata V Hydrae, è una gigante rossa a più di mille anni luce di distanza, nella fase terminale della sua evoluzione. Ha già sparso nello spazio almeno metà della sua massa e ora sta velocemente esaurendo il resto del suo combustibile nucleare. Difficilmente una stella in queste condizioni può essere la fonte dei giganteschi proiettili di gas ionizzato ad altissima temperatura, ma ora gli scienziati pensano di avere trovato una risposta a tale quesito.
Un gruppo di ricerca guidato da Raghvendra Sahai del Jet Propulsion Laboratory della NASA ha utilizzato lo spettrografo STIS a bordo di Hubble per condurre osservazioni di V Hydrae e della regione circostante lungo un periodo di 11 anni, prima dal 2002 al 2004 e poi dal 2011 al 2013. Grazie alla serie prolungata di osservazioni, gli scienziati hanno potuto stimare che queste cannonate stellari si sono verificate in maniera continuata, una ogni 8 anni e mezzo, almeno nel corso degli ultimi quattro secoli. Inoltre, i ricercatori pensano di avere trovato una spiegazione alle “palle di fuoco” che permette di risolvere anche un altro mistero cosmico, la morfologia delle nebulose planetarie.
La spiegazione più plausibile è che le sfere di plasma siano state lanciate da una stella compagna, non visibile nelle osservazioni. Secondo questa teoria, la compagna risiederebbe in un’orbita ellittica che la porta ad attraversare l’ipertrofica atmosfera della gigante rossa ogni 8.5 anni. La stella compagna sottrae materiale dagli strati esterni della gigante rossa, materiale che si deposita in un disco di accrescimento attorno all’astro più piccolo. L’eccesso di materiale e l’alta velocità di rotazione del disco producono un effetto fionda che porta al lancio delle bolle di plasma, catapultate nello spazio a oltre 800 mila chilometri all’ora.
«Questo “motore a disco di accrescimento” è molto stabile perché è stato in grado di lanciare simili strutture per centinaia di anni senza cadere a pezzi», commenta Sahai. «In molti di questi sistemi, l’attrazione gravitazionale può causare la caduta a spirale della stella compagna verso il nucleo della gigante rossa. Anche l’orbita della compagna di V Hydrae continuerà a decadere, perché sta dissipando energia in questa interazione frizionale. Tuttavia, non siamo al momento in grado di prevederne il destino finale».
Questo sistema stellare potrebbe essere l’archetipo per spiegare la molteplice varietà delle nebulose planetarie. Nonostante il nome, le nebulose planetarie nulla hanno a che fare con i pianeti, ma sono involucri di gas incandescente in espansione, espulsi nelle fasi finali di esaurimento del combustibile stellare.
Le osservazioni di Hubble negli ultimi due decenni hanno rivelato un’enorme complessità e diversità di struttura nelle nebulose planetarie. L’alta risoluzione del telescopio spaziale ha permesso di rivelare nodi di materiale tra queste nuvole di gas incandescente che circondano le stelle morenti. Gli astronomi si sono convinti che questi nodi siano in realtà getti espulsi da dischi di accrescimento orbitanti attorno a stelle compagne, non visibili nelle immagini di Hubble. In effetti, la maggior parte delle stelle della Via Lattea risultano membri di sistemi binari, ma i dettagli di come questi getti fossero prodotti erano rimasti finora un mistero.
«Da dati precedenti sapevamo che le nebulose planetarie scaturiscono da eiezioni ad alta velocità, ma è la prima volta che assistiamo a questo processo proprio mentre è in atto», spiega Sahai. «Secondo noi, questi globi gassosi, prodotteidurante la fase finale di vita stellare, contribuiscono a costruire le strutture osservate nelle nebulose planetarie. Il modello che proponiamo può spiegare la presenza di nebulose planetarie bipolari, di strutture nodose e anche di nebulose planetarie multipolari».
Una sorpresa emersa dalle osservazioni di Hubble è che il disco di accrescimento non spara le palle di fuoco esattamente nella stessa direzione ogni 8.5 anni, probabilmente a causa di fluttuazioni del disco medesimo. Gli autori del nuovo studio si sono accorti che V Hydrae viene oscurata ogni 17 anni, come se qualcosa bloccasse la luce emessa dalla stella. I ricercatori avanzano l’ipotesi che, a causa dell’ondeggiamento, i globi di plasma passino alternativamente dietro e davanti a V Hydrae, rispetto al nostro punto di vista.
A parte continuare lo studio con Hubble, gli astronomi stanno pianificando nuove osservazioni con il radiotelescopio ALMA, in Cile, per studiare i “colpi” più vecchi, ormai troppo raffreddati per potere essere osservati in luce visibile.
Per saperne di più:
- Il preprint dell’articolo “High-Speed Bullet Ejections during the AGB to Planetary Nebula Transition: HST Observations of the Carbon Star, V Hydrae”, di R. Sahai, S. Scibelli, M. R. Morris, pubblicato su The Astrophysical Juournal