Comunicato Stampa

Le stelle svelano il segreto di come mantenersi giovani

19 Dicembre 2012

Alcune persone sono in gran forma a 90 anni, mentre altri sembrano già decrepiti prima di compierne 50. Sappiamo che l'invecchiamento dipende solo in parte dall'età effettiva - e potrebbe avere molto a che fare con lo stile di vita. Un nuovo studio, che usa sia il telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO all'Osservatorio di La Silla dell'ESO che il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, svela che questo è vero anche per un ammasso stellare.

Gli ammassi globulari sono raccolte sferiche di stelle, strettamente legate le une alle altre dalla gravità reciproca. Relitti dei primi periodi di vita dell'Universo, con età tipiche di 12-13 miliardi di anni (Il Big Bang data invece a circa 13,7 anni fa), se ne contano circa 150 nella Via Lattea, che contengono la maggior parte delle stelle più vecchie della nostra Galassia.

Ma mentre le stelle sono vecchie e gli ammassi si sono formati nel lontano passato, gli astronomi hanno scoperto, con il telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO e con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, che alcuni di questi ammassi sono ancora "giovani dentro". La scoperta è stata presentata nel numero del 20 dicembre 2012 della rivista Nature.

"Anche se questi ammassi si sono tutti formati miliardi di anni fa", dice Francesco Ferraro (Università di Bologna, Italia), che guida l'equipe che ha realizzato la scoperta, "volevamo sapere se alcuni invecchiavano più velocemente o più lentamente degli altri. Studiando la distribuzione di un certo tipo di stelle blu che si trovano negli ammassi, abbiamo scoperto che alcuni erano effettivamente evoluti più velocemente nella loro vita e abbiamo sviluppato un metodo per misurare il tasso di invecchiamento."

Gli ammassi stellari si formano in un periodo breve e ciò significa che tutte le stelle al loro interno tendono ad avere all'incirca la stessa età. Poichè le stelle brillanti e massicce bruciano il loro combustibile più in fretta e gli ammassi globulari sono molto vecchi dovrebbero esserci solo stelle di piccola massa al loro interno.

Ciò invece non accade: in alcune circostante le stelle ricevono un nuovo impulso vitale, combustibile supplementare che le ingrossa e sostanzialmente le rende più brillanti. Questo può accadere se una stella strappa materiale da una stella vicina, o se due stelle si scontrano. Le stelle rinvigorite in questo modo vengono chiamate "vagabonde blu" ("blue stragglers" in inglese) [1] e la loro massa e luminosità sono proprio le caratteristiche oggetto di questo studio.

Le stelle più pesanti cadono verso il centro di un ammasso nel corso della loro vita, in un processo simile alla sedimentazione. La massa elevata delle "vagabonde blu" implica che esse sono molto influenzate da questo processo, mentre la loro luminosità le rende relativamente facili da osservare [2].

Per comprendere meglio l'invecchiamento degli ammassi, l'equipe ha studiato la posizione delle "vagabonde blu" in 21 ammassi globulari, visti in immagini del telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO e del telescopio Hubble, tra gli altri [3]. Hubble ha prodotto le immagini ad alta risoluzione del centro, affollato, di 20 ammassi, mentre le immagini raccolte a terra hanno dato una panoramica ampia della zone esterne, meno dense.

Analizzando i dati osservativi, l'equipe ha trovato che alcuni ammassi apparivano giovani, con "vagabonde blu" distribuite in tutto l'ammasso, mentre un insieme più grande di ammassi sembrava più vecchio, con le "vagabonde blu" raggruppate al centro. Un terzo gruppo mostrava i segni dell'età, con le stelle più vicine al nucleo che erano già migrate verso il centro, e le stelle più lontane che iniziavano a sprofondare.

"Poichè questi ammassi si sono formati tutti più o meno nello stesso periodo, questo rivela una grande differenza nella velocità di evoluzione tra un ammasso e l'altro", dice Barbara Lanzoni (Università di Bologna, Italia), coautrice dello studio. "Nel caso di ammassi che invecchiano in fretta, riteniamo che il processo di sedimentazione si possa completare nel giro di alcune centianaia di milioni di anni, mentre per i più lenti può impiegare molte volte l'età attuale dell'Universo".

Poichè le stelle più pesanti dell'ammasso cadono verso il centro, l'ammasso alla fine subisce quello che viene chiamato "collasso nucleare" ("core-collapse" in inglese) in cui il centro dell'ammasso diviene molto denso. Il processo che porta al collasso è ben compreso e dipende dal numero, dalla densità e dalla velocità delle stelle. Ma il tasso a cui avviene non era noto fino ad oggi [4]. Questo studio fornisce la prima evidenza empirica di quanto in fretta invecchiano gli ammassi globulari.

Note

[1] Le "vagabonde blu" ("blue stragglers" in inglese) sono chiamate così a causa del loro colore blu e del fatto che la loro evoluzione è in ritardo rispetto a quella delle stelle vicine.

[2] Le "vagabonde blu" combinano il loro essere relativamente luminose e l'avere una massa elevata per gli standard delle stelle negli ammassi globulari, ma non sono le uniche stelle all'interno di questi ammassi che siano brillanti o massicce.

Le giganti rosse sono più brillanti, ma hanno una massa decisamente più piccola e perciò non sono altrettanto influenzate dal processo di sedimentazione. (È facile distinguere le giganti rosse dalle vagabonde blu perchè i loro colori sono molto diversi).

Le stelle di neutroni, i nuclei estremamente densi di stelle molto più grandi del Sole, esplose miliardi di anni fa all'inizio della storia degli ammassi globulari, hanno una massa simile alle vagabonde blu e sono influenzate dal processo di sedimentazione, ma sono molto difficili da osservare e perciò non sono un soggetto interessante per questo tipo di studi.

Le vagabonde blu sono le sole stelle all'interno degli ammassi che combinano l'alta massa e l'alta luminosità.

[3] Dei 21 ammassi di questa ricerca, 20 sono stati studiati da Hubble, 12 con il telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO, 8 con il telescopio CFHT (Canada-France-Hawaii) e uno con il telescopio Subaru del NOAJ.

[4] Questo tasso dipende in modo complicato dal numero di stelle, dalla loro densità e dalla loro velocità all'interno dell'ammasso. Mentre le prime due grandezze sono relativamente facili di misurare, la velocità non lo è. Per queste ragioni, le stime precedenti del tasso di invecchiamento dinamico degli ammassi globulari erano basate su argomentazioni teoriche, mentre il nuovo metodo permette una misura totalmente empirica.

Ulteriori Informazioni

Questi risultati sono stati presentati nell'articolo “Dynamical age differences amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers“, di F. R. Ferraro et al., che verrà pubblicato dalla rivista Nature il 20 Dicembre 2012.

The team is composed of F. R. Ferraro (Università di Bologna, Italia), B. Lanzoni (Università di Bologna), E. Dalessandro (University di Bologna), G. Beccari (ESO, Garching, Germania), M. Pasquato (Università di Bologna), P. Miocchi (Università di Bologna), R. T. Rood (University of Virginia, Charlottesville, USA), S. Sigurdsson (Pennsylvania State University, USA), A. Sills (McMaster University, Hamilton, Canada), E. Vesperini (Indiana University, Bloomington, USA), M. Mapelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), R. Contreras (University of Bologna), N. Sanna (Università di Bologna), A. Mucciarelli (Università di Bologna).

Questa ricerca fa parte del progetto Cosmic-Lab (www.cosmic-lab.eu) finanziato dall'ERC (Consiglio europeo della ricerca) per un importo complessivo di 1,8 milioni di euro per 5 anni. Istituito nel 2007 dall'Unione Europea, l'ERC si propone di stimolare l'eccellenza scientifica in Europa, incoraggiando la concorrenza per il finanziamento tra i ricercatori migliori e più creativi di qualsiasi nazionalità ed età. Dal suo lancio, l'ERC ha finanziato più di 2 500 ricercatori e i loro progetti di ricerca di frontiera in Europa. L'ERC opera secondo un approccio orientato al ricercatore, o "bottom-up", consentendo ai ricercatori di individuare nuove opportunità in tutti i campi della ricerca (Scienze fisiche e ingegneria, scienze della vita e scienze sociali e umane). È diventato anche un punto di riferimento della competitività dei sistemi di ricerca nazionali e integra strumenti di finanziamento esistenti a livello nazionale ed europeo. L'ERC, il nuovo componente del Settimo programma Quadro di ricerca dell'UE, ha un budget totale di 7,5 miliardi di euro dal 2007 al 2013. L'anno scorso, la Commissione europea ha proposto un aumento sostanziale nel bilancio dell'ERC per il periodo 2014-2020 nell'ambito del nuovo programma quadro ("Orizzonte 2020"). L'ERC è composto da un'Agenzia Esecutiva e da un Consiglio Scientifico. Il Consiglio Scientifico è composto da 22 ricercatori di alto profilo e imposta la strategia scientifica dell'ERC. L'ERC è guidato dal Presidente Prof.sa Helga Nowotny mentre il Consiglio Scientifico è rappresentato a Bruxelles dal Segretario Generale Prof. Donald Dingwell. L'Agenzia Esecutiva dell'ERC attua il programma specifico "Idee" ed è guidato dal Direttore (ad interim) Pablo Amor.

Nel 2012 cade il 50^o anniversario della fondazione dell'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo).  L'ESO è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

Links

• Articolo sulla rivista
• Comunicato stampa Hubble
• Foto del telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO
• Altre foto ottenute con il telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO
• Immagini di La Silla

Contatti

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1252.