Gli ammassi globulari rappresentano veri e propri fossili celesti, sistemi estremamente densi e antichissimi che custodiscono al loro interno popolazioni stellari multiple e affascinanti. Studiando questi agglomerati nello Spazio, gli astronomi hanno individuato una firma chimica inconfondibile, caratterizzata da un arricchimento di azoto, sodio e alluminio, unito a una netta carenza di elementi chimici quali carbonio, ossigeno e magnesio. Questa medesima e peculiare impronta è stata rintracciata anche in alcune stelle che vagano solitarie all’interno della nostra Via Lattea. Fino a poco tempo fa, l’ipotesi più accreditata suggeriva che questi astri isolati fossero semplicemente i residui di antichi ammassi globulari ormai dissolti. Oggi, tuttavia, un nuovo e approfondito studio internazionale ha deciso di mettere alla prova questa storica interpretazione, utilizzando un indicatore del tutto indipendente dalla composizione chimica, ovvero la massa delle stelle, svelando una realtà scientifica molto più intricata e sorprendente di quanto precedentemente immaginato.
Le oscillazioni svelano la vera età degli astri
Per misurare la massa di questi corpi celesti, i ricercatori hanno analizzato le loro oscillazioni naturali. In una normale evoluzione da stella singola, gli astri nati con una massa maggiore evolvono più rapidamente, permettendo così agli scienziati di risalire con precisione alla loro età. “La composizione chimica suggeriva un’origine negli ammassi globulari”, spiega Ellen Leitinger, prima autrice dello studio. “La massa, però, indica che per molte di queste stelle la storia è stata più complessa”. Il team di scienziati ha incrociato 3 diverse tipologie di osservazioni: le variazioni di luminosità captate dal satellite Kepler, la composizione chimica rilevata dal progetto APOGEE e i movimenti mappati dalla sonda Gaia.
Su 133 stelle analizzate, 20 sono risultate ricche di azoto. Tra queste, per 13 è stato possibile stimare con estrema affidabilità la massa e, assumendo un normale percorso evolutivo da stella singola, anche l’età. A chiarire la metodologia utilizzata è Andrea Miglio, professore al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” e tra gli autori della ricerca: “L’asterosismologia ci permette di misurare la massa attuale di queste stelle, mentre l’età non viene misurata direttamente: viene stimata confrontando la massa e lo stato evolutivo con modelli di stelle singole”. Lo studioso precisa inoltre un dettaglio fondamentale: “Se però una stella ha avuto una storia evolutiva più complessa, questa stima può risultare fuorviante”.
Un risultato sorprendente che riscrive l’evoluzione galattica
L’esito dell’analisi ha completamente spiazzato la comunità scientifica. Delle 13 stelle esaminate con stime affidabili, al massimo 3 sono risultate abbastanza antiche da essere compatibili con un’origine all’interno di ammassi globulari. Per tutte le altre, la massa misurata indicherebbe, all’interno di un modello standard da stella singola, un’età decisamente troppo giovane rispetto a quella attesa. Questo dato inaspettato lascia il campo aperto a nuove e affascinanti ipotesi: alcune stelle potrebbero aver acquisito massa da una compagna o essere addirittura il prodotto della fusione di 2 stelle distinte. Proprio le interazioni binarie, secondo gli esperti, potrebbero aver contribuito in maniera determinante alle peculiarità chimiche registrate dai sensori.
“Le nuove campagne di osservazione spettroscopica, come 4MOST e WEAVE, potranno fornirci molte altre candidate”, commenta Angela Bragaglia dell’INAF-OAS Bologna, sottolineando l’importanza dei prossimi passi “in modo da poter allargare il campione studiato”. L’impatto di questi dati sulla nostra comprensione del cosmo è profondo. “Questa scoperta è particolarmente importante perché si ritiene che una frazione rilevante delle stelle della Via Lattea provenga da ammassi globulari dissolti”, conclude Davide Massari dell’INAF-OAS Bologna. “I nostri risultati indicano che questo contributo potrebbe essere più limitato di quanto finora ritenuto”.
Le future missioni spaziali e i misteri del cosmo
Adesso la vera sfida per la ricerca consiste nel leggere direttamente all’interno delle stelle le tracce del loro passato burrascoso. L’asterosismologia avrà il difficile ma entusiasmante compito di cercare, scrutando la struttura interna e la rotazione di questi corpi celesti, i segni lasciati da antichi trasferimenti di massa o drammatiche fusioni stellari. Le prossime missioni in orbita regaleranno opportunità straordinarie alla comunità scientifica. Il progetto PLATO permetterà di estendere l’indagine a un numero nettamente superiore di stelle, mentre l’ambiziosa proposta ESA denominata HAYDN, guidata dallo stesso Andrea Miglio, potrebbe applicare queste cruciali misurazioni asterosismiche direttamente all’interno degli ammassi globulari.
Il confronto diretto tra le stelle isolate e quelle ancora saldamente ancorate agli ammassi potrà finalmente chiarire se una medesima firma chimica nasconda origini ed evoluzioni completamente diverse tra loro, svelando segreti ancora celati tra i confini del nostro Sistema Solare e oltre. Lo studio, condotto con la partecipazione dell’Università di Bologna (Ellen Leitinger, Andrea Miglio, Walter van Rossem, Alessandro Mazzi e Jeppe Thomsen), è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Astronomy & Astrophysics con il titolo “Not all nitrogen-rich field stars originate from globular clusters” ed è stato segnalato anche da Nature Astronomy con un Research Highlight dedicato.