Comunicato Stampa

L'ultimo bacio tra due stelle prima della catastrofe

Il VLT ha trovato la più calda e più massiccia stella binaria a contatto

21 Ottobre 2015

Un'equipe internazionale di astronomi ha trovato, usando il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO, la stella doppia più calda e più massiccia in cui le due componenti sono così vicine da toccarsi. Le due stelle in questo sistema estremo, VFTS 352, sono destinate con probabilità a una fine drammatica, durante la quale le due stelle si possono fondere per creare un'unica stella gigante, oppure formare un buco nero binario.

Il sistema della stella doppia VFTS 352 si trova a circa 160 000 anni luce dalla Terra, nella Nebulosa Tarantola [1]. Questa regione eccezionale è l'incubatrice stellare più attiva nell'Universo locale e nuove osservazioni del VLT dell'ESO [2] hanno rivelato che questa coppia di giovani stelle è tra le più strane ed estreme mai trovate.

VFTS 352 è formata da due stelle molto calde, brillanti e massicce, che ruotano l'una intorno all'altra in poco più di un giorno. I centri delle stelle sono separati da appena 12 milioni di chilometri [3]. Infatti, le stelle sono così vicine che le loro superfici si sovrappongono e si è formato un ponte tra loro. VFTS 352 non è solo la la più massiccia stella nota in questa piccola classe di "binarie a contatto" - ha una massa totale di circa 57 volte la massa del Sole - ma contiene anche le componenti più calde - con una temperatura superficiale maggiore di 40 000 gradi C.

Stelle estreme come le due componenti di VFTS 352 giocano un ruolo chiave nell'evoluzione delle galassie e si pensa che siano i maggiori produttori di elementi come l'ossigeno. Queste stelle doppie sono anche legate a comportamenti esotici come quello mostrati dalle "stelle vampiro", in cui una compagna più piccola succhia materia dalla superficie della vicina più grande (eso1230).

Nel caso di VFTS 352, in realtà, le due stelle del sistema sono quasi identiche. La materia perciò non viene trasferita dall'una all'altra stella, ma viene condivisa [4]. Si stima che le stelle che compongono VFTS 352 condividano circa il 30 per cento della loro materia.

Sistemi di questo tipo sono molto rari, perchè questa fase della vita delle stelle è breve, e ciò rende difficile coglierle in flagrante. Poichè le stelle sono così vicine, gli astronomi pensano che le forze mareali intense portino a un mescolamento maggiore della materia nell'interno stellare.

"Il caso di VFTS 352 è il migliore finora trovato di una binaria calda e massiccia che mostri questo mescolamento interno", spiega il primo autore Leonardo A. Almeida dell'Università di São Paulo, Brasile. "Questa è una scoperta affascinante e importante".

Gli astronomi prevedono che VFTS 352 finirà con un cataclisma seguendo uno tra due diversi destini. Il primo scenario è la fusione delle due stelle, che produrrebbe una singola stella gigante in rapida rotazione, forse con un campo magnetico elevato. "Se continua a ruotare rapidamente potrebbe concludere la propria esistenza con una delle esplosioni più energetiche dell'Universo, note come Lampi di luce Gamma di lunga durata", commenta lo scienziato responsabile del progetto, Hugues Sana, dell'Università di Leuven in Belgio [5].

La seconda possibilità è spiegata dall'astrofisica teorica di riferimento per l'equipe, Selma de Mink, dell'Università di Amsterdam: "Se le stelle sono ben mescolate, rimangono entrambe compatte e il sistema VFTS 352 potrebbe evitare la fusione. Questo porterebbe l'oggetto in un nuovo percorso evolutivo completamente diverso dalle previsioni classiche dell'evoluzione stellare. Nel caso di VFTS 352, i componenti probabilmente finiscono la propria vita con una esplosione di supernova, formando un sistema binario stretto di buchi neri. Un oggetto così  notevole sarebbe una sorgente molto intensa di onde gravitazionali".

Provare l'esistenza di questo secondo percorso evolutivo [6] sarebbe un verso successo osservativo nel campo dell'astrofisica stellare. Ma, in qualsiasi modo VFTS 352 incontri la propria fine, questo sistema ha già fornito agli astronomi una nuova, preziosa conoscenza di questi processi evolutivi poco compresi dei sistemi di binarie massicce a contatto.

Note

[1] Il nome di questa stella indica che è stata osservata durante la survey VLT FLAMES Tarantula Survey, che sfrutta gli strumenti FLAMES e GIRAFFE installati sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO per studiare più di 900 stelle nella regione 30 Doradus della Grande Nube di Magellano (LMC). La survey ha già prodotto molti risultati importanti e entusiasmanti tra cui la stella con il periodo di rotazione più corto (eso1147) e una stella molto massiccia in fuga solitaria (eso1117). Sta anche contribuendo a trovare le risposte a molte delle domande fondamentali su come le stelle massicce sono influenzate dalla rotazione, dall'essere in un sistema binario e dalla dinamica degli ammassi stellari densi.

[2] Questo studio ha usato anche le misure di magnitudine di VFTS 352 effettuate per un periodo di dodici anni nell'ambito della survey OGLE.

[3] Entrambe le componenti sono classificate come stelle di tipo O, tipicamente tra 15 e 80 volte più massicce del Sole e fino a un milione di volte più luminose. Sono così  calde che emettono una brillante luce bianco-azzurra e hanno temperature superficiali di oltre 30 000 gradi C.

[4] Queste regioni intorno alle stelle sono note come lobi di Roche. In una binaria a contatto come VFTS 352 entrambe le stelle riempiono il proprio lobo di Roche.

[5] I lampi di luce gamma (o Gamma-ray Burst, GRB, in inglese) sono lampi di raggi gamma molto energetici osservati dai satelliti orbitanti. Ne esistono di due tipi: quelli di breve durata (più brevi di pochi secondi) e quelli di lunga durata (più di qualche secondo). I lampi di lunga durata sono più comuni e si pensa che indichino la morte di stelle massicce e siano associati con una classe di esplosioni di supernove molto energetiche.

[6] Previste dalla teoria della relatività generale di Einstein, le onde gravitazionali sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo. Onde gravitazionali sono prodotte ogni volta che si producono variazioni estreme di campi gravitazionali intensi in funzione del tempo, come durante la fusione di due buchi neri.

Ulteriori Informazioni

Questo studio è stato presentato nell'articolo intitolato “Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing”, di L. Almeida et al., nella rivista Astrophysical Journal.

L'equipe è composta da L.A. Almeida (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA; Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, Brasile), H. Sana (STScI, Baltimore, Maryland, USA; KU Leuven, Belgio), S.E. de Mink (University of Amsterdam, Paesi Bassi), F. Tramper (University of Amsterdam, Paesi Bassi), I. Soszynski (Warsaw University Observatory, Polonia), N. Langer (Universität Bonn, Germania), R.H. Barba (Universidad de La Serena, Cile), M. Cantiello (University of California, Santa Barbara, USA), A. Damineli (Universidade de São Paulo, Brasile), A. de Koter (University of Amsterdam, Paesi Bassi; Universiteit Leuven, Belgio), M. Garcia (Centro de Astrobiologa (INTA-CSIC), Spagna), G. Gräfener (Armagh Observatory, Regno Unito), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spagna; Universidad de La Laguna, Spagna), I. Howarth (University College London, Regno Unito), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiologa (INTA-CSIC), Spagna), C. Norman (Johns Hopkins University, USA), O.H. Ramírez-Agudelo (University of Amsterdam, Paesi Bassi) e J.S. Vink (Armagh Observatory, Regno Unito).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. 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 principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

Links

• Articolo scientifico pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal
• Preprint dell'articolo scientifico
• Fotografie del VLT

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1540.