Infografica sui metodi e i risultati della ricerca. Crediti: Enrico Corsaro
Anche l’orientamento dell’asse di rotazione delle stelle può aiutarci a capire meglio l’ambiente dove esse si sono formate. Così Enrico Corsaro, fellow del programma AstroFIt2 presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) a Catania, ha guidato un team internazionale di ricercatori per studiare il moto di rotazione di un gruppo di giganti rosse, stelle con massa simile al nostro Sole ma in una fase evolutiva più avanzata, appartenenti a due ammassi stellari aperti. L’analisi delle loro oscillazioni ha permesso di ricavare che gli assi di rotazione delle stelle di ciascun ammasso sono orientati prevalentemente in una specifica direzione nel cielo. Questa condizione porta con sé informazioni su come gli stessi ammassi stellari si sono formati, miliardi di anni fa.
Le stelle si originano a seguito del collasso gravitazionale di una nube molecolare, la quale è caratterizzata da moti turbolenti che avvengono al suo interno. Una nube molecolare può generare diversi ammassi stellari, ognuno dei quali contenente anche migliaia di stelle. Difficile però è osservare il processo che porta all’accensione di nuove stelle e altrettanto lo è per ricostruirlo teoricamente.
Un modo alternativo di studiare la formazione stellare è quello di analizzare gli ammassi stellari già formati, per ricavare informazioni sul loro passato. Una tematica poco affrontata e discussa fino ad oggi è relativa all’evoluzione dei moti di rotazione durante la formazione stellare. La presenza di una rotazione globale della nube molecolare dovrebbe riflettersi in un allineamento degli assi di rotazione delle stelle che vengono generate dalla nube stessa. Questo perché le stelle erediterebbero l’orientazione del momento angolare – comune fra tutte – dalla nube originaria. Studi precedenti effettuati su stelle di alcuni giovani ammassi aperti, non avevano però trovato una evidenza della presenza di questo allineamento degli assi di rotazione.
Il nuovo studio, realizzato con la tecnica dell’asterosismologia, ovvero della scienza che ricava le proprietà delle stelle dall’analisi delle loro pulsazioni, ha interessato due ammassi stellari aperti appartenenti alla nostra Galassia, NGC 6791 e NGC 6819, rispettivamente a più di 13 mila e di 7 mila anni luce da noi. Entrambi gli ammassi, molto evoluti, contengono una ricca popolazione di giganti rosse. Il team ha analizzato 48 giganti rosse che mostrano oscillazioni, ovvero periodiche espansioni e contrazioni della loro struttura, osservate dalla missione spaziale Kepler della NASA. “Proprio grazie alle loro oscillazioni abbiamo misurato l’angolo di inclinazione dell’asse di rotazione di ciascuna stella” dice Corsaro, primo autore dell’articolo pubblicato su Nature Astronomy che descrive i risultati dello studio. Quanto osservato è che quasi tutte le stelle del campione hanno assi di rotazione fortemente allineati fra loro, poiché puntano in una stessa direzione nel cielo. L’evidenza di questo risultato non lascia spazio ad alcun dubbio e ci fa dedurre che questo fenomeno deve necessariamente essersi originato nella fase di formazione degli stessi ammassi stellari, avvenuta miliardi di anni fa”.
Enrico Corsaro
Per capire le condizioni di formazione dei due ammassi in questione i ricercatori hanno realizzato accurate simulazioni in 3D al calcolatore, che hanno permesso di misurare la percentuale di energia rotazionale, responsabile dell’allineamento degli assi di rotazione stellari, e di quella antagonista di tipo turbolento, durante la formazione del protoammasso, cioè del progenitore del futuro ammasso stellare.
“Ciò che abbiamo osservato, cioè il forte allineamento degli assi di rotazione di un consistente numero di stelle, può essere riprodotto assumendo che almeno la metà del totale di energia cinetica della nube molecolare che ha dato origine a ciascuno dei due ammassi, fosse di carattere rotazionale” aggiunge Corsaro. “Questo ci mostra come il momento angolare globale della nube sia stato trasferito in modo efficiente alle singole stelle che si sono formate al suo interno. Tuttavia ciò non si verifica se le stelle hanno masse più piccole rispetto al Sole poiché dalla nube non viene trasferita massa a sufficienza per contrastare i moti turbolenti, che quindi ridistribuiscono il momento angolare in tutte le direzioni facendo perdere ogni traccia di un possibile allineamento degli assi di rotazione”.
Il risultato ottenuto dai ricercatori pone per la prima volta evidenza su come la fase di formazione stellare possa essere compresa e studiata in dettaglio tramite l’asterosismologia anche in stelle con età paragonabili a quella dell’Universo. Si può così risalire alle componenti energetiche, nonché alla struttura e geometria delle prime fasi che hanno portato alla formazione degli ammassi stellari. In futuro sarà quindi possibile compiere questo tipo di analisi su numerosi altri ammassi presenti all’interno della nostra Galassia.
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Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Spin alignment of stars in old open clusters“, di Enrico Corsaro, Yueh-Ning Lee, Rafael A. García, Patrick Hennebelle, Savita Mathur,Paul G. Beck, Stephane Mathis, Dennis Stello e Jérôme Bouvier
- leggi il comunicato stampa del CEA Saclay (in inglese)