L’ultimo bacio prima dell’addio

Rappresentazione artistica che mostra VFTS 352 – la stella doppia più calda e più massiccia in cui le due componenti sono così vicine da toccarsi e condividere parte della loro materia. Crediti: ESO/L. Calçada

Usando il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, un’equipe internazionale di astronomi ha trovato 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. 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 per studiare più di 900 stelle nella regione 30 Doradus della Grande Nube di Magellano (LMC). Questa regione eccezionale è l’incubatrice stellare più attiva nell’Universo locale e nuove osservazioni del VLT hanno rivelato che questa coppia di giovani stelle è tra le più strane ed estreme mai trovate. Questo studio ha usato anche le misure di magnitudine di VFTS 352 effettuate per un periodo di dodici anni nell’ambito della survey OGLE.

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. 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. 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.

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. 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. 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, perché questa fase della vita delle stelle è breve, e ciò rende difficile coglierle in flagrante. Poiché 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»,  ha spiegato il primo autore dello studio 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», ha commentato lo scienziato responsabile del progetto Hugues Sana, dell’Università di Leuven in Belgio. 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.

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 sarebbe un verso successo osservativo nel campo dell’astrofisica stellare.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.

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.

Per saperne di più:

• Leggi QUI il comunicato stampa in italiano
• Leggi QUI lo studio “Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: evidence for
  enhanced internal mixing”, di L. A. Almeida et al.

Fonte: Media INAF | Scritto da Redazione Media Inaf