Astronomia: una visione finalmente nitida del disco di polvere che circonda una stella senescente

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Mentre si incamminano verso la fine della propria vita, molte stelle sviluppano dischi stabili di gas e polvere intorno a sé. Questo materiale è stato espulso dai venti stellari, mentre la stella stava attraversando la fase di gigante rossa nella sua evoluzione. Questi dischi assomigliano a quelli che formano i pianeti intorno alle stelle giovani. Ma finora gli astronomi non hanno potuto confrontare le due classi di dischi, quelli che si formano all’inizio con quelli che si formano alla fine del ciclo vitale di una stella.

Pur essendo presenti molti dischi associati a stelle giovani sufficientemente vicini a noi per poter essere studiati in dettaglio, non ci sono stelle vecchie altrettanto vicine per cui si possano ottenere immagini dettagliate dei dischi.

Credit: ESO
Credit: ESO

Ma ora la situazione è cambiata. Un’equipe di astronomi guidata da Michel Hillen e Hans Van Winckel dell’Instituut voor Sterrenkunde di Leuven, Belgio, ha sfruttato tutta la potenza dell’interferometro del VLT (VLTI o Very Large Telescope Interferometer) all’Osservatorio dell’ESO in Paranal, Cile, equipaggiato con lo strumento PIONIER e il nuovo rivelatore RAPID, appena aggiornato.

Il loro obiettivo era la stella doppia e vecchia IRAS 08544-4431 [1] a circa 4000 anni luce dalla Terra, nella costellazione meridionale delle Vele. Questa stella doppia è formata da una stella rossa gigante, che ha espulso materia nel disco di polvere circostante, e da una stella più normale, meno evoluta, che le orbita vicino.

Credit: ESO/IAU and Sky & Telescope
Credit: ESO/IAU and Sky & Telescope

Jacques Kluska, della Exeter University, Regno Unito, e membro dell’equipe spiega: “Combinando la luce di diversi telescopi dell’interferometro del VLT abbiamo ottenuto un’immagine di eccezionale nitidezza – equivalente a quella che vedrebbe un telescopio da 150 metri di diametro. La risolzione è cosi elevata che, per confronto, potremmo determinare la dimensione e la forma di una moneta da un euro vista a distanza di duemila chilometri“.

Grazie alla nitidezza senza precedenti delle immagini [2] del VLTI e a nuove tecniche di produzione delle immagini in grado di rimuovere la stella centrale dall’immagine per rivelare ciò che la circonda, l’equipe ha potuto separare gli elementi costitutivi del sistema IRAS 08544-443 per la prima volta.

Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2 Acknowledgement: Davide De Martin
Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2
Acknowledgement: Davide De Martin

La struttura più appariscente dell’immagine è l’anello, chiaramente risolto. Il bordo interno del disco di polvere, visto per la prima volta in queste osservazioni, corrisponde molto bene con l’inizio previsto del disco di polvere: più vicino alla stella la polvere evapora a causa della radiazione stellare violenta.

Siamo rimasti sorpresi dal trovare un debole bagliore probabilmente dovuto a un piccolo disco di accrescimento intorno alla stella compagna. Sapevamo che la stella era doppia, ma non ci aspettavamo di vedere la compagna direttamente. È grazie al salto di qualità del nuovo rivelatore PIONIER che possiamo vedere le regioni più interne di questo sistema distante“, aggiunge il primo autore Michel Hillen.

L’equipe ha scoperto che i dischi intorno alla stelle vecchie sono proprio molto simili ai dischi da cui si formano i pianeti intorno alla stelle giovani. Se una seconda generazione di pianeti si possa formare intorno a queste stelle vecchie è ancora da dimostrare, ma è una possibilità molto interessante.

Le nostre osservazioni e i nostri modelli aprono una nuova finestra allo studio della fisica dei dischi, così come dell’evoluzione stellare nelle stelle doppie. Per la prima volta l’interazione complessa tra un sistema binario stretto e il loro ambiente polveroso può essere risolta nello spazio e nel tempo” conclude Hans Van Winckel.

Note

[1] Il nome dell’oggetto indica che è sorgente di radiazione infrarossa, rivelata e catalogata dal satellite IRAS prima del 1990.

[2] La risoluzione del VLTI, con i quattro telescopi ausiliari (AT), era di circa un milliarcosecondo (1 millesimo di un 3600esimo di grado).