20:14 13 Agosto 2020
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L’analisi delle nane bianche nella Via Lattea e in altre galassie ha dimostrato che le stelle di questa tipologia possono essere una importante fonte di carbonio, l’elemento indispensabile alla vita.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy. Tutti gli atomi di carbonio presenti nell’Universo furono creati in seguito alla fusione di tre atomi di elio. Ma ancora oggi gli astrofisici non sono concordi su quale tipologia di stella rappresenti la fonte principale di carbonio.

Per circa il 90% di tutte le stelle la fase finale della vita è lo stadio di nana bianca: si tratta di residui stellari molto densi che gradualmente si raffreddano e perdono luminosità nell’arco di miliardi di anni. I dati ottenuti da astronomi statunitensi, britannici, canadesi, svedesi, italiani e svizzeri consentono di ipotizzare che le nane bianche siano state fonti di carbonio altrettanto importanti quanto le esplosioni di stelle massicce sotto forma di supernove.

Secondo gli scienziati, prima di morire completamente queste stelle lascerebbero una sorta di traccia. Si tratta di vento stellare arricchito di elementi chimici tra cui il carbonio sintetizzati nei profondi nuclei stellari durante l’ultimo stadio di vita della stella prima della morte. Il vento si diffonde gradualmente nello spazio circostante la stella morente.

A partire dal 2018 gli autori dello studio hanno studiato presso l’Osservatorio Keck delle Hawaii lo spettro di alcuni ammassi stellari, ossia gruppi di alcune migliaia di stelle formatesi a partire da un’unica gigante nebulosa molecolare, aventi tutte circa la stessa età e tenute insieme per attrazione gravitazionale.

“In esito all’analisi degli spettri siamo riusciti a misurare la massa delle nane bianche”, si legge nel comunicato stampa della American Astronomical Society che riporta le parole di Enrico Ramirez-Ruiz, uno degli autori dello studio, nonché docente di Astronomia e Astrofisica presso l’Università della California di Santa Cruz. “Sfruttando la teoria dell’evoluzione delle stelle, siamo stati in grado di ripercorrere la loro storia fino alle protostelle e di calcolare la loro massa in fase di formazione”.

Il rapporto tra la massa iniziale e quella finale è noto come relazione massa inziale-finale ed è un parametro astrofisico fondamentale che mette in correlazione informazioni relative a tutti i cicli vitali delle stelle. In generale, più massiccia è la stella al momento della sua formazione, più massiccia è la nana bianca residuale dopo la sua morte. Questa tendenza trova conferma sia nella teoria sia nei dati osservati empiricamente.

Tuttavia, l’analisi di nane bianche di recente scoperta all’interno di ammassi stellari ha dato risultati inediti: le masse di queste nane bianche erano significativamente maggiori rispetto al previsto. Questo ha portato alla creazione di una flessione nella relazione di massa iniziale-finale per le stelle nel dato intervallo.

“Il nostro studio interpreta questo flessione nelle relazioni di massa iniziale e finale come il segnale della sintesi di carbonio prodotto dalle stelle della Via Lattea con massa esigua”, spiega Paola Marigo dell’Università di Padova, una dell’autrice dell’articolo.

Analizzando la relazione di massa iniziale-finale intorno al punto di flesso, i ricercatori hanno concluso che il carbonio è stato prodotto e diffuso da stelle 2 o più volte massicce del Sole mentre le stelle di massa inferiore a 1,5 volte quella del Sole non hanno prodotto carbonio.

Le stelle più massicce negli stadi finali della loro vita hanno prodotto nei loro nuclei incandescenti atomi di carbonio i quali sono risaliti in superficie da dove sono stati spinti via dal vento stellare. La simulazione operata dagli scienziati ha dimostrato che la rimozione del rivestimento esterno di queste stelle ricche di carbonio è avvenuta piuttosto lentamente perché i nuclei centrali di questi corpi celesti (future nane bianche) registrassero un aumento significativo della massa.

“Oggi sappiamo che il carbonio proviene da stelle con una massa iniziale superiore a 1,5 volte quella solare”, osserva Marigo.

Gli autori dello studio ritengono che le stelle luminose e prossime alla morte, molto simili alle protostelle delle nane bianche, contribuiscano oggi in misura importante allo studio delle galassie lontane dove è in corso la formazione di carbonio.

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