La fusione nucleare è un processo fisico che, in certe condizioni, innescandosi dà origine alla luminosità di una stella e, quindi, all’inizio della sua vita. Alcune stelle super-massicce, però, non vogliono seguire il comportamento standard della teoria riconosciuta dal mondo scientifico.
Della fusione nucleare nel cuore delle protostelle ne abbiamo già parlato diffusamente in un articolo precedente.
Il team di scienziati che hanno partecipato alla ricerca
Mi riferisco ad un recente articolo, 2024 ApJL 963 L42, scaturito da uno studio di un gruppo di scienziati sparsi in varie sedi del Pianeta. Essi hanno lavorato sia indipendentemente, sia in gruppo, condividendo i risultati delle loro ricerche.
Un gruppo straordinario, con sedi nell’ Europa continentale (Germania e Austria), insulare (Canarie), in Asia (Giappone) e in (Stati Uniti), interagendo e condividendo hanno fornito nuove valide teorie su alcuni quesiti che gli astrofisici si erano posti a causa di alcune anomalie osservative.
Cosa dice il lavoro di questi scienziati
Le stelle massicce, quelle che hanno più di dieci volte la massa del nostro Sole, sono all’origine della maggior parte degli elementi della tavola periodica. Diversi processi di fusione hanno modellato la composizione morfologica e chimica delle galassie che le ospitano. Tuttavia, per decenni, il mondo scientifico ha discusso sull’origine delle stelle più luminose e calde conosciute come supergiganti blu.
Le supergiganti blu sono stelle enigmatiche.
In primo luogo, sono numerose, malgrado che la fisica stellare convenzionale preveda che vivano solo per breve tempo. Infatti, se vivono per tempi brevi come fanno ad essere così numerose?
In secondo luogo, sono tipicamente isolate, anche se le stelle più massicce si formano con le compagne. Anche qui la stranezza, perché loro, come stelle massicce, non seguono la regola di formarsi con le compagne, ma preferiscono svilupparsi isolatamente?
In terzo luogo, la maggior parte di essi ospita quantità insolitamente elevate di azoto rispetto al carbonio e all’ossigeno e, talvolta, anche all’elio. Anche qui l’interrogativo: generalmente, nelle altre stelle le quantità di azoto sono relativamente ridotte e non così abbondanti come nelle stelle supergiganti blu. Come mai?
Come giustificare tutti questi strani comportamenti?
I nuovi modelli stellari
In questo lavoro sono stati sviluppati nuovi modelli per stelle formatesi dalla fusione di sistemi binari, dove una stella massiccia inghiotte la sua compagna più piccola, e sono stati esaminati modelli di stelle nate isolatamente. È stato inoltre analizzato un ampio campione di 59 supergiganti blu di tipo B nella Grande Nube di Magellano, determinandone i parametri fisici e le abbondanze chimiche.
A differenza delle stelle formatesi isolatamente, quelle nate da fusioni stellari si evolvono e rimangono come supergiganti blu durante tutta la fase di combustione dell’elio nel nucleo, la seconda fase più lunga nella vita di una stella. In questo lavoro, insieme alle abbondanze chimiche e tenendo conto delle deviazioni sistematiche nel campione, le origini evolutive delle supergiganti blu sono state classificate come segue:
- la maggioranza è formata da fusioni stellari (gruppo 3),
- una popolazione mista più piccola contiene sia le stelle nate da fusioni che quelle nate isolatamente (gruppo 2),
- una minoranza è costituita da stelle nate isolatamente che si trovano ancora sulla sequenza principale (gruppo 1).
Per la prima volta, questo studio fornisce una soluzione quantitativa definitiva a uno dei problemi più antichi della fisica stellare. I risultati evidenziano il ruolo significativo delle fusioni stellari nel contribuire alla diversità delle popolazioni stellari e alla loro eventuale evoluzione in supernovae, buchi neri e stelle di neutroni.
Conclusioni
Come più volte affermato, il mondo dell’astrofisica e della cosmologia in questi tempi recenti, partendo dalla fine del XX secolo fino ad oggi, sta attraversando un periodo di grande attività scientifica. I nuovi grandi telescopi, i telescopi spaziali, le nuove scoperte nei laboratori scientifici, le nuove idee che ne conseguono, tutto sta contribuendo a dare un volto più moderno e consapevole di ciò che ci circonda. Abbiamo intrapreso una strada interessante che porterà nuove conoscenze maturando così le nostre coscienze che dovranno necessariamente produrre una consapevolezza più sviluppata del nostro ruolo nell’Universo.
Il gruppo degli scienziati
Presentiamoli:
Athira Ashokan Menon dell’Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC)
Andrea Ercolino dell’Università di Bonn
Norbert Langer dell’Università di Bonn
Miguel A. Urbaneja dell’Università di Innsbruck
Abel Schootemeijer dell’Università di Bonn
Daniele J. Lennon dell’Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC)
Emmanouil Chatzopoulos dell’Università della Louisiana
Artemio Herrero dell’Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC)
Juhan Frank dell’Università della Louisiana
Ryosuke Hirai del RIKEN Center for Brain Science (CBS)
Sagiv Shiber dell’Università della Louisiana
Immagine di copertina: Rapporti di abbondanza chimica di azoto/carbonio (N/C) e azoto/ossigeno (N/O) per i modelli teorici delle supergiganti blu (simboli di stelle piene e vuote) e le supergiganti blu osservate (triangoli). I simboli delle stelle gialle e marroni rappresentano modelli di stelle nate in isolamento, mentre i simboli delle stelle verdi rappresentano modelli di fusione stellare. Sono contrassegnate anche le stelle della sequenza principale (punti grigi).