Un gruppo internazionale di astronomi ha individuato una sorprendente anomalia all’interno di NGC 6397, uno degli ammassi globulari più antichi e studiati della Via Lattea. Situato a circa 8000 anni luce dalla Terra e con un’età stimata di 13,4 miliardi di anni, l’ammasso custodisce una scoperta destinata ad avere importanti conseguenze per la comprensione dell’evoluzione stellare. Analizzando i moti e le proprietà delle stelle presenti nell’ammasso, i ricercatori hanno osservato che all’interno di una specifica fascia di massa molte stelle sembrano mancare all’appello. Si tratta delle nane rosse con una massa pari a circa 0,35 volte quella del Sole. La particolarità del fenomeno è che non si registra una carenza di stelle né leggermente più piccole né leggermente più grandi: il deficit riguarda esclusivamente quelle con una massa vicina al 35% di quella solare.
La scoperta è stata realizzata grazie ai dati raccolti da Euclid, la missione dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) progettata principalmente per studiare la cosmologia e la struttura dell’universo su larga scala.
Il mistero delle nane rosse scomparse
Gli astronomi ritengono che questa particolare assenza sia direttamente collegata a ciò che avviene negli interni stellari. La soglia delle 0,35 masse solari rappresenta infatti un punto cruciale nella struttura delle stelle di piccola massa. Nelle stelle meno massicce di questo valore, l’energia prodotta nel nucleo viene trasportata verso la superficie attraverso enormi celle convettive, gigantesche bolle di plasma che si muovono in modo analogo all’acqua che ribolle in una pentola. In questi casi la stella viene definita interamente convettiva, poiché il trasporto energetico avviene tramite moti convettivi lungo tutta la sua struttura.
Al contrario, le stelle che superano le 0,35 masse solari presentano una configurazione diversa. Come accade nel Sole, il nucleo trasporta l’energia principalmente attraverso la radiazione, mentre gli strati più esterni sono dominati dalla convezione. È proprio nella zona di transizione tra questi due regimi che si verifica il fenomeno osservato dai ricercatori.
La transizione che altera luminosità, temperatura e dimensioni delle stelle
Secondo lo studio, attorno alla soglia delle 0,35 masse solari si verifica un improvviso rimescolamento del materiale stellare già processato nelle regioni interne. Questo fenomeno genera una significativa instabilità strutturale, capace di modificare simultaneamente la dimensione, la luminosità e la temperatura delle stelle comprese tra 0,34 e 0,36 masse solari.
L’effetto osservabile di questa instabilità è una vera e propria discontinuità nella distribuzione delle stelle in funzione della luminosità. In pratica, alcune stelle attraversano una fase evolutiva che le rende molto meno numerose nelle osservazioni astronomiche, creando il caratteristico “gap” rilevato nel diagramma delle popolazioni stellari.
Alla guida dello studio c’è l’astronomo italiano Massimo Griggio, oggi ricercatore presso lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora e formatosi scientificamente all’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), dove ha iniziato a lavorare sui primi dati di Euclid.
Perché solo Euclid è riuscito a individuare il fenomeno
Uno degli aspetti più sorprendenti della ricerca riguarda la difficoltà di osservare questa caratteristica. Attualmente il fenomeno risulta rilevabile esclusivamente grazie ai dati di Euclid.
La missione europea possiede infatti una combinazione unica di ampia copertura del cielo e straordinaria precisione fotometrica, caratteristiche che consentono di distinguere dettagli statistici altrimenti nascosti.
Questa peculiarità sfugge persino ai celebri telescopi spaziali Hubble e James Webb, che pure vantano una risoluzione e una profondità superiori. Il motivo è legato ai loro campi di osservazione molto più ridotti, centinaia di volte più piccoli rispetto a quello di Euclid, una limitazione che impedisce di raccogliere un numero sufficiente di stelle per evidenziare chiaramente il fenomeno.
La scoperta è avvenuta mentre il team stava sviluppando software dedicati all’analisi dei dati di Euclid, partendo da strumenti analoghi realizzati per Hubble.
Il ruolo dell’INAF e le prospettive future
Il risultato scientifico rappresenta un importante successo internazionale con una forte partecipazione dell’INAF.
“Grazie a questo lavoro abbiamo dimostrato ancora una volta come Euclid possa essere fondamentale in vari ambiti astrofisici oltre la cosmologia, come per esempio lo studio delle popolazioni stellari”, spiega il coautore Mattia Libralato, IAF (Astrophysics Fellowships in Italy) Fellow dell’INAF di Padova. “Altre osservazioni con Euclid e in futuro con il Nancy Grace Roman Space Telescope ci permetteranno di caratterizzare meglio questo fenomeno anche in altri ammassi globulari”.
Le future osservazioni consentiranno infatti di verificare se questa caratteristica sia presente anche in altri ammassi globulari, contribuendo a costruire modelli sempre più accurati dell’evoluzione delle stelle di piccola massa.
Una conferma di quanto osservato da Gaia
L’esistenza di questo particolare deficit di nane rosse non rappresenta una sorpresa assoluta. Un primo indizio era infatti emerso già nel 2018 grazie ai dati raccolti dal satellite europeo Gaia, che aveva analizzato circa 250mila stelle nel vicinato del Sole.
Tuttavia, nel caso delle osservazioni di Gaia, le stelle si trovavano a distanze differenti dalla Terra e possedevano età, storie evolutive e composizioni chimiche molto diverse tra loro. Questa varietà rendeva impossibile determinare con precisione il valore esatto della massa coinvolta nel fenomeno.
Gli ammassi globulari, invece, rappresentano laboratori naturali ideali per questo tipo di studi. Le stelle che li compongono si sono formate quasi contemporaneamente e condividono una storia comune, rendendo molto più semplice identificare i processi fisici responsabili delle anomalie osservate.
L’analisi di Euclid ha confermato che il fenomeno interessa anche stelle molto più antiche, più lontane e più povere di elementi pesanti rispetto a quelle osservate da Gaia.
Una scoperta destinata ai libri di astronomia
Le implicazioni scientifiche dello studio potrebbero estendersi ben oltre i risultati immediati.
“È una scoperta che finirà nei testi di tutti i corsi di studio di astronomia”, conclude il coautore Luigi (Rolly) Bedin, ricercatore INAF a Padova. “Abbiamo identificato un indicatore per trovare il valore esatto in cui avviene la transizione tra i due regimi che caratterizzano l’interno delle stelle di piccola massa. I teorici studieranno questo fenomeno per i prossimi decenni, perché riuscire a modellare l’effetto che abbiamo osservato significa sondare gli interni stellari con grande precisione. Una scoperta preziosa, considerato quanto sia difficile trovare altri indicatori simili per stelle intrinsecamente così deboli”.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics e rappresentano una delle prime grandi scoperte ottenute grazie alle Early Release Observations di Euclid, confermando il potenziale della missione europea non solo per la cosmologia, ma anche per lo studio dettagliato delle stelle e della loro evoluzione.
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