Da sinistra: Ester Marini, coautrice dell’articolo pubblicato su Mnras Letters e dottoranda a Roma Tre, e Flavia Dell’Agli, la ricercatrice dell’Inaf di Roma che ha diretto lo studio
Sono trascorsi ormai più di due lustri dalla scoperta di un gruppo di stelle al carbonio (ovvero con un eccesso di carbonio rispetto all’ossigeno in superficie), nella Grande Nube di Magellano, caratterizzate da una straordinaria emissione nella regione infrarossa dello spettro elettromagnetico, che furono battezzate Eros (Extremely Red Objects) – appellativo tuttora in uso. A partire dalla loro scoperta, gli Eros sono stati discussi in una serie di studi sulle stelle evolute delle Nubi di Magellano, senza che si sia mai giunti a una spiegazione del loro eccesso infrarosso.
Uno studio pubblicato oggi su Mnras Letters, diretto da Flavia Dell’Agli, ricercatrice dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Roma, con la collaborazione di Ester Marini, dottoranda del Dipartimento di matematica e fisica dell’Università Roma Tre, ha svelato la natura degli Eros, riconducendo la loro peculiare emissione spettrale a una copiosa produzione di polvere che ha luogo nei dintorni di stelle binarie, quando un inviluppo comune avvolge entrambe le componenti.
Generalmente, la gran parte delle sorgenti brillanti con eccesso infrarosso discendono da stelle di massa tra 1 e 8 volte la massa del Sole, che attualmente attraversano una fase evolutiva successiva alla combustione di elio nelle regioni centrali – fase che precede l’evoluzione di nana bianca e che prende il nome di ramo asintotico delle giganti (Agb, Asymptotic Giant Branch). Le stelle Agb sono straordinarie produttrici di polvere a causa dei loro estesi inviluppi circumstellari, che sono ambienti molto fertili per la condensazione di molecole gassose in particelle solide. La loro notevole emissione infrarossa è dovuta all’azione dei grani di polvere, che assorbono o diffondono la radiazione proveniente dalla fotosfera della stella, riemettendola sotto forma di fotoni di lunghezza d’onda infrarossa.
I modelli di formazione di polvere attorno alle stelle Agb, sviluppati nel corso delle ultime decadi, hanno consentito l’interpretazione delle osservazioni delle sorgenti arrossate delle Nubi di Magellano, a eccezione degli Eros: per questi ultimi, infatti, la quantità di polvere necessaria per spiegare il notevole eccesso infrarosso risulta di gran lunga superiore a quella che ci si aspetta che si formi nei venti di stelle Agb singole.
Grafico della distribuzione spettrale di energia (in bianco; in azzurro il best fit) per una delle sorgenti studiate, Ssid 4171. I dati fotometrici dagli strumenti Irac e Mips di Spitzer sono rappresentati in viola. Crediti: F. Dell’Agli et al., Mnras Letters 2021; per l’immagine di fondo con la Grande Nube di Magellano in infrarosso, Nasa/Jpl-Caltech/M. Meixner (Stsci) & the Sage Legacy Team
Questo studio – che oltre l’Osservatorio Inaf di Roma ha coinvolto astronomi dell’Istituto di astrofisica delle Isole Canarie (Tenerife), dell’Osservatorio di Bruxelles, della Nordita University (Stoccolma) e della Maquarie University (Sidney) – ha dimostrato che le stelle binarie, in cui una delle due componenti sia una stella Agb al carbonio, sono potenzialmente in grado di produrre quantità di polvere sensibilmente superiori rispetto alle stelle singole – e questa è la ragione della loro particolare distribuzione spettrale.
«Le stelle al carbonio assumono dimensioni considerevoli, raggiungendo estensioni diverse centinaia di volte superiori al raggio del Sole», dice Dell’Agli, coordinatrice della ricerca. «In tali condizioni, se facenti parte di un sistema binario, può verificarsi la formazione di un inviluppo comune che avvolge la stella al carbonio e la compagna, con un notevole aumento del tasso con cui viene persa massa dalle regioni più esterne. Proprio questo incremento nella velocità con cui viene rilasciato il gas comporta un considerevole aumento della densità delle molecole gassose nell’inviluppo, che favorisce la formazione di grandi quantità di polvere».
Gli Eros sono dunque sistemi binari che attraversano una fase di inviluppo comune, per i quali quindi si prefigura un futuro da variabili cataclismiche. Si tratta di un campo di ricerca che ha ricevuto in passato un notevole impulso grazie agli studi di Franca D’Antona, astronoma in quiescenza dell’Osservatorio Inaf di Roma, coautrice della ricerca.
«Si tratta di un risultato di rilievo, perché consente di spiegare le uniche sorgenti stellari arrossate delle Nubi di Magellano per le quali ancora mancava un quadro interpretativo», osserva Ester Marini, autrice di una ricerca parallela, che ha studiato in modo approfondito tutte le stelle al carbonio della Grande Nube di Magellano.
Questo studio avrà riflessi importanti in un ambito più generale, che riguarda la produzione di polvere nelle galassie. «Il tasso con il quale gli Eros producono polvere si rivela notevolmente maggiore di quello delle altre stelle Agb. Se la loro natura binaria venisse confermata, la quantità di polvere prodotta nelle galassie sarebbe determinata in modo rilevante dal numero di sistemi binari con stelle al carbonio in grado di evolvere verso uno stato di inviluppo comune», conclude Paolo Ventura, coordinatore del gruppo di ricerca che ha firmato lo studio.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters l’articolo “Are extreme AGB stars post-common envelope binaries?”, di F. Dell’Agli, E. Marini, F. D’Antona, P. Ventura, M. A. T. Groenewegen, L. Mattsson, D. Kamath, D. A. García-Hernández e M. Tailo