Spazio, INAF: elisir di giovinezza per le stelle “trottola”

C’è chi, come Francesca D’Antona, anche se in pensione e con molti successi scientifici alle spalle, non ce la fa a stare lontano dalla ricerca. C’è chi, come Antonino Milone, dopo dieci anni passati tra Canarie e Australia, sta per tornare in Italia portando con sé una ricca dote – uno starting grant dello European Research Council (Erc) da 700mila euro – da reinvestire nella ricerca italiana. C’è chi da grande vuole fare il ricercatore, come Marco Tailo, ma oggi passa parte del suo tempo alla ricerca di un post-dottorato magari all’estero. C’è chi, come Paolo Ventura, è rimasto in Italia ed è oggi a capo di un gruppo di ricerca giovane e dinamico all’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Roma. C’è chi invece, è il caso di Enrico Vesperini, da molti anni vive e fa ricerca negli Stati Uniti. E infine c’è chi, come Marcella Di Criscienzo, sta festeggiando perché ha da poco realizzato il suo sogno di firmare un contratto da ricercatrice a tempo indeterminato all’Inaf.

Sei ricercatrici e ricercatori italiani, sparsi per il mondo ed esperti nel campo dell’astrofisica stellare, con in comune la passione per le stelle e le popolazioni stellari. E che insieme hanno appena pubblicato un articolo su Nature Astronomy nel quale spiegano che le stelle apparentemente più giovani osservate di recente dallo Hubble Space Telescope in tre ammassi delle nubi di Magellano – Ngc 1755, Ngc 1850 e Ngc 1856 – sono in realtà stelle che una volta ruotavano molto velocemente, e che da poco tempo sono rallentate. A parità di massa, le stelle più “sedentarie”, quelle che ruotano lentamente, vivono meno a lungo delle stelle che ruotano rapidamente – un po’ come le persone che non fanno regolare esercizio fisico. E in qualche modo una stella che diventa “sedentaria” solo dopo una vita passata da stella velocemente rotante si trova con un’età “nucleare” meno avanzata: nasconde bene i segni del tempo.

Gli ammassi massicci e giovani – quelli con età inferiore a circa 400 milioni di anni – delle nubi di Magellano sono di recente passati alla ribalta perché le osservazioni multibanda dall’ultravioletto al vicino infrarosso di Hubble Space Telescope (guidate da Antonino Milone, secondo autore dell’articolo uscito oggi su Nature Astronomy) hanno mostrato la presenza di uno sdoppiamento (split) della sequenza principale. La stessa squadra coinvolta nella ricerca attuale ha mostrato che la separazione delle sequenze è compatibile solo con la presenza di due diverse popolazioni di stelle che ruotano intorno al loro asse in maniera molto diversa, o lentamente o molto rapidamente. Come mai questo avvenga, cioè perché nello stesso ammasso osserviamo oggi stelle con velocità di rotazione così diverse tra loro e dalle rotazioni osservate nelle stelle che popolano il campo delle Nubi di Magellano ancora non è chiaro, e va probabilmente cercato in quello che accadde durante la formazione di queste strutture diverse decine di milioni di anni fa. La risposta richiede un approccio multidisciplinare, che necessita da una parte lo studio dell’effetto della rotazione sull’evoluzione delle stelle e dall’altro lo studio dell’effetto della galassia ospite sulla formazione degli ammassi stellari.

Ma cercando le risposte, come spesso accade nella ricerca, si collezionano nuove domande. Le osservazioni fotometriche recenti hanno evidenziato la presenza di una nuova popolazione di stelle (10-15 per cento) che, apparentemente, sembrano stelle appartenenti alla popolazione non rotante, ma che appaiono più giovani di un 25 per cento rispetto all’età dell’ammasso. Ma com’è possibile, si sono chiesti i ricercatori? E soprattutto: perché le osservazioni rivelano la presenza una popolazione di stelle più giovani solo tra la popolazione non rotante?

«Siamo convinti che queste stelle, che ricordano le blue stragglers osservate negli ammassi globulari galattici, siano invece stelle nate all’interno della popolazione fortemente rotante, che hanno recentemente rallentato», dice Francesca D’Antona, prima autrice dello studio su Nature Astronomy. «Per questo appaiono oggi più giovani. Questa ipotesi è stata messa alla prova con l’aiuto di modelli stellari rotanti calcolati grazie a Syclist, un utile database di modelli stellari rotanti creato dai ricercatori del Dipartimento di astronomia dell’Università di Ginevra. Questo database è stato inizialmente pensato per fornire tracce evolutive di stelle molto più massicce di quelle qui in esame (10-50, rispetto a 4-6 masse solari), ma ha fornito gli elementi necessari per studiare le popolazioni di questi ammassi e ha portato a questo interessante risultato, che però andrebbe confermato con modelli ulteriori, che includano altri meccanismi di frenamento della rotazione».

«Infatti non è un caso che proprio la rotazione stellare», aggiunge Marcella Di Criscienzo dell’Inaf di Roma, che insieme a Marco Tailo si è occupata di produrre le simulazioni pubblicate nell’articolo, «sia stata individuata come una delle questioni chiave nel campo della evoluzione stellare nel corrente piano di visone strategica dell’Inaf, su cui è necessario investire nei prossimi anni per risolvere molte delle questioni rimaste ancora aperte. Ma, nell’attesa di nuovi modelli, in questo lavoro suggeriamo possibili strade per mettere alla prova la nostra ipotesi. Per esempio, studiando le abbondanze di carbonio, azoto e ossigeno delle stelle che stanno concludendo la fase di combustione centrale di idrogeno. Se la nostra intuizione è vera, ci aspettiamo la stessa abbondanza di carbonio, azoto e ossigeno tra le stelle appartenenti alla sequenza rossa e quelle luminose che invece popolano la sequenza blu. Se, al contrario, le due popolazioni sono nate con velocità di rotazione diversa ci aspettiamo differenze misurabili soprattutto nel rapporto tra l’abbondanza di azoto e carbonio».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Stars caught in the braking stage in young Magellanic Cloud clusters” di Francesca D’Antona, Antonino P. Milone, Marco Tailo, Paolo Ventura, Enrico Vesperini e Marcella Di Criscienzo