Scritto: Venerdì, 15 Luglio 2022 18:45 Ultima modifica: Domenica, 17 Luglio 2022 04:38

Stelle Eterne


 Volendo impropriamente paragonare una stella ad un essere vivente, alcune di loro hanno accesso ad un insospettabile "elisir di lunga vita"...

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Rappresentazione artistica di come il gas dei venti stellari alimentino il disco di accrescimento, nelle regioni più interne mentre fuoriesce nelle regioni esterne, dove la velocità di fuga è bassa.
Rappresentazione artistica di come il gas dei venti stellari alimentino il disco di accrescimento, nelle regioni più interne mentre fuoriesce nelle regioni esterne, dove la velocità di fuga è bassa.
Credits:ApJ, Jermyn et al. / SkyTelescope 

 Normalmente, una stella può rimanere nella cosiddetta "sequenza principale" per un tempo compreso tra qualche milione di anni per quelle più massicce (svariate decine di volte la massa del Sole) fino a alcuni trilioni di anni per le stelle nane, quelle con massa vicina al limite di 0,08 masse solari al di sotto del quale non è possibile innescare stabili reazioni di fusione dell'idrogeno. Quest'ultima durata è enorme, dato che corrisponde a centinaia di volte l'età attuale dell'universo, qualcosa che si avvicina davvero al concetto astratto di eternità per noi poveri mortali. Ma in certe condizioni, stelle di grande massa possono anch'esse aspirare a divenire immortali o quasi!

 In uno studio sottomesso quasi 3 mesi fa ad Astrophysical Journal e realizzato da 5 ricercatori statunitensi (tra i quali c'è anche l'ennesimo "cervello in fuga" italiano), l'evoluzione di una stella può andare molto diversamente se essa ha la fortuna di trovarsi all'interno del disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio, dato che in questo caso beneficerebbe del continuo rifornimento di combustibile (idrogeno) che ne potrebbe allungare la vita quasi indefinitamente.

 Molte galassie ospitano un nucleo galattico attivo al loro centro, un disco luminoso di gas e polvere che circonda e alimenta il buco nero supermassiccio centrale. Al suo interno le stelle, rinnovando costantemente le loro riserve di idrogeno, non lo esauriscono mai nel nucleo e, non lasciano mai la sequenza principale per diventare giganti rosse e poi "morire" in maniera più o meno violenta. Il team si è concentrato sulle centinaia o migliaia di stelle che potrebbero trovarsi entro un decimo di anno luce dal buco nero ed ha esplorato il modo in cui tali stelle estreme potrebbero influenzare l'evoluzione del disco che le circonda, sottraendo ad esso l'idrogeno e arricchendolo di elio.

Eternità

Il disco attorno a un buco nero supermassiccio (SMBH) cattura la maggior parte delle stelle all'interno di rcap. Le stelle entro rmax crescono e diventano immortali, mentre quelle al di fuori del disco o oltre rmax accumulano poco gas.
Credits:ApJ, Jermyn et al. / SkyTelescope 

 Jermyn e collaboratori hanno considerato due casi limite con dischi di vita breve (0,1 milioni di anni) e lunga (10 milioni di anni), stimando che questi dischi avrebbero catturato rispettivamente 1.000 e 20.000 stelle dalle regioni interne delle loro galassie. Il disco di breve durata contiene solo una massa sufficiente per elevare 300 di queste stelle all'immortalità, mentre il disco di lunga durata può supportare tutte le 20.000 stelle.

 In entrambi i dischi, le stelle immortali crescono fino alla massa esorbitante di 300 masse solari e hanno enormi nuclei convettivi. La costante agitazione che ne deriva, porta idrogeno fresco nei loro nuclei e trasporta l'elio verso l'esterno, fino in superficie. Da lì, feroci venti stellari trasportano il gas ricco di elio nel disco, aumentando l'abbondanza di elio vicino al buco nero. Le conseguenze di questo arricchimento chimico non sono ancora chiare ma potrebbe privare le stelle immortali dei loro privilegi, dal momento che aspirare materiale ricco di elio potrebbe "asfissiarle" impedendo di rifornirsi di idrogeno da rimpiazzare e portandole al collasso. Misurando l'abbondanza di elio nei nuclei galattici attivi sarà possibile testare il grado di arricchimento chimico e capire il destino delle stelle.

 Le stelle immortali possono anche aiutare oppure ostacolare la sopravvivenza del disco. Come mostrato nella figura in apertura, i venti di queste stelle probabilmente ricostituiscono le regioni interne del disco, ma possono anche guidare il materiale a fuggire dalle regioni esterne del disco. Inoltre, i nuclei galattici attivi non rimangono tali per sempre e, quando il disco inizia a dissiparsi, le stelle perdono gran parte della loro massa, dando al disco un'ultima spinta prima che le stelle tornino nel regno mortale ed evolvano in buchi neri.

 Gli autori fanno notare che le loro stime sono ancora incerte, ma è chiaro che le stelle immortali possono svolgere un ruolo importante nell'evoluzione delle regioni più interne di una galassia. Il lavoro futuro potrebbe esplorare le conseguenze del gas arricchito di elio che ruota a spirale attorno a un buco nero supermassiccio e valutare l'impatto delle stelle che si formano all'interno del disco stesso. L'immortalità potrebbe essere fuori dalla nostra portata, ma almeno possiamo vivere indirettamente attraverso queste stelle!

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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