Il sistema stellare binario TMmts J0526 raffigurato da un artista. La stella più grande a sinistra rappresenta la stella subnana calda, mentre quella più piccola a destra rappresenta la stella nana bianca. Crediti: Jingchuan Yu, Planetario di Pechino
È un girotondo da record quello giocato dal sistema binario Tmts J0526, composto da una nana bianca di ossigeno e carbonio e una stella subnana calda. Il periodo dell’orbita è infatti di appena venti minuti, talmente breve che il sistema è stato individuato come la variabile più rapida dal telescopio cinese Ma Huateng Telescope for Survey (Tmts) e potrebbe diventare un’importante fonte di onde gravitazionali osservabili da interferometri come Lisa, TianQin e Taiji. La scoperta, guidata da Jie Lin, Chengyuan Wu e Heran Xiong della Tsinghua University (Cina), è stata pubblicata oggi su Nature Astronomy.
Delle due stelle, però, solo una è visibile. Si tratta della subnana calda, una stella che ha perso il proprio involucro esterno di idrogeno prima di raggiungere questa fase ed è composta principalmente da elio, ha una massa appena di 0.33 la massa del Sole e un raggio 0.66 volte quello della nostra stella. Caratteristiche, le ultime due, che ne fanno la subnana non degenere più densa mai scoperta, e che, assieme alla brevità del periodo orbitale, aprono la strada a un’ipotesi precisa riguardo la sua formazione: il cosiddetto canale di doppia espulsione dell’inviluppo comune. Uno scenario complesso che confermerebbe uno degli scenari proposti per la formazione delle subnane calde, la cui origine è ancora controversa. Ce lo spiega Nancy Elias-Rosa, ricercatrice dell’Inaf di Padova e coautrice dello studio assieme a Irene Salmaso, dottoranda dell’Inaf di Padova.
«Questo studio conferma una delle teorie di formazione di queste subnane calde, la cosiddetta doppia eiezione dell’inviluppo comune. In generale», ricorda Elias-Rosa, «si ritiene che queste stelle siano un prodotto dell’evoluzione di un sistema binario. In particolare, quando il trasferimento di massa da una delle due componenti del sistema binario all’altra è instabile, si può formare un inviluppo comune. Il sistema binario al suo interno si avvicina e accorcia il suo periodo orbitale. Alla fine, questo inviluppo potrebbe essere espulso lasciando un sistema binario compatto composto da una subnana e da una stella di sequenza principale. Se ciò avvenisse alla fine dell’evoluzione della stella compagna, potrebbe verificarsi un’altra espulsione dell’involucro comune, lasciando un sistema composto da una subnana e una nana bianca. In entrambi i casi, il periodo orbitale sarebbe breve, dell’ordine di ore o giorni».
Nancy Elias-Rosa, ricercatrice dell’Inaf di Padova e coautrice dello studio
La seconda stella, nel caso di J0526, sembrerebbe essere una nana bianca con una massa di circa 0,74 masse solari, e quindi un po’ più grande ma meno luminosa e calda della subnana. Anch’essa, dunque, è il prodotto finale dell’evoluzione di una stella e ha già consumato tutto il suo combustibile nucleare. Per raggiungere un periodo orbitale così breve, secondo la teoria, il sistema sta perdendo energia emettendo onde gravitazionali. D’altra parte, comunque, una condizione necessaria affinché un sistema binario emetta onde gravitazionali è proprio che le due stelle che lo compongono siano in una configurazione estremamente compatta, come quella proposta dall’esplosione dell’inviluppo comune.
Dopo aver individuato, usando il telescopio Tmts, J0526 come una delle sorgenti variabili con periodo più breve, gli autori hanno condotto nuove osservazioni spettroscopiche utilizzando il telescopio Keck I di 10 m, alle Hawaii, e il Gran Telescopio Canarias (Gtc) da 10,4 m situato a La Palma, in Spagna, e infine alcune osservazioni fotometriche in serie temporale con il telescopio da 2,4 m di Lijiang. Hanno così potuto calcolare con precisione il periodo di 20.5 minuti, e stabilire la composizione del sistema. Hanno notato, in particolare, che la componente più luminosa – la stella visibile, ovvero la subnana – subisce una deformazione a causa delle forze gravitazionali mareali esercitate dall’altra compagna più debole – la stella invisibile, cioè la nana bianca.
«Finora sono stati trovati solo quattro sistemi binari contenenti questo tipo di subnane e con periodi inferiori a un’ora», continua Elias-Rosa, «ma solo quello scoperto in questo studio ha il periodo più vicino al limite fissato dalla teoria per avere radiazione di onde gravitazionali. Nei sistemi binari ultracompatti, come quello di questo studio, formato da una stella subnana calda di tipo B e da una stella nana bianca, con periodi orbitali molto brevi (circa 20 minuti), si ritiene che le onde gravitazionali aiutino le due stelle a entrare in contatto e che la massa venga trasferita dalla subnana alla nana bianca prima che la subnana cessi la combustione nucleare e si contragga per diventare una nana bianca. Queste onde gravitazionali sono deboli per gli interferometri a terra come Ligo o Virgo, ma potrebbero essere rilevate da osservatori spaziali come Lisa».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A seven-Earth-radius helium-burning star inside a 20.5-min detached binary“, di Jie Lin, Chengyuan Wu, Heran Xiong, Xiaofeng Wang, Péter Németh, Zhanwen Han, Jiangdan Li, Nancy Elias-Rosa, Irene Salmaso, Alexei V. Filippenko, Thomas G. Brink, Yi Yang, Xuefei Chen, Shengyu Yan, Jujia Zhang, Sufen Guo, Yongzhi Cai, Jun Mo, Gaobo Xi, Jialian Liu, Jincheng Guo, Qiqi Xia, Danfeng Xiang, Gaici Li, Zhenwei Li, WeiKang Zheng, Jicheng Zhang, Qichun Liu, Fangzhou Guo, Liyang Chen e Wenxiong Li