Per la prima volta gli astronomi hanno osservato nei dettagli i movimenti di gigantesche bolle di gas sulla superficie di una stella vicina, che salgono e scendono come l’interno di una lampada a lava.
Cosa indicano le gigantesche bolle di gas sulla superficie di una stella vicina
Secondo un team di astronomi della Chalmers University of Technology in Svezia, le enormi bolle di gas caldo sono 75 volte più grandi del sole e sembrano sprofondare all’interno della stella più rapidamente del previsto.
Le immagini mostrano la superficie della stella R. Doradus, una stella gigante rossa a 180 anni luce di distanza nella costellazione del Dorado. La stella ha un diametro circa 350 volte quello del sole e funge da anteprima per il futuro del nostro sole.
Tra circa 5 miliardi di anni, il nostro sole diventerà una gigante rossa, gonfiandosi ed espandendosi mentre rilascia strati di materiale e probabilmente facendo evaporare i pianeti interni del sistema solare, anche se il destino della Terra resta poco chiaro, secondo la NASA .
Le osservazioni, effettuate utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o ALMA, dei telescopi in Cile, segnano la prima volta in cui i ricercatori hanno tracciato movimenti così dettagliati sulla superficie di una stella diversa dal Sole.
Gli studiosi hanno pubblicato i loro risultati mercoledì sulla rivista Nature.
“Volevamo osservare il gas nell’atmosfera attorno alla stella e speravamo di trovare segni delle bolle di ‘convezione’ che ci si aspettava esistessero”, ha detto in un’e-mail l’autore principale dello studio Wouter Vlemmings, professore di astronomia e fisica del plasma alla Chalmers. “Tuttavia, non ci aspettavamo di vederle in modo così dettagliato e di essere effettivamente in grado di vedere il loro movimento”.
Vlemmings e i suoi colleghi studiano cosa accade alle stelle quando si avvicinano alla fine del loro ciclo di vita.
Le stelle producono energia nei loro nuclei tramite fusione nucleare, comprimendo gli atomi di idrogeno per formare elio. Questo processo riscalda la stella e la alimenta per miliardi di anni.
L’energia prodotta nel nucleo può essere trasmessa alla superficie della stella attraverso enormi bolle di gas caldo, che poi sprofondano raffreddandosi, in modo simile a quanto accade in una lampada a lava.
Questo processo, noto come convezione, mescola elementi creati nel nucleo come carbonio e azoto in tutta la stella, secondo gli autori dello studio. La convezione è anche il probabile istigatore dei venti stellari, o venti rapidi che possono trasportare nello spazio gli elementi creati dalla stella per aiutare a creare nuove stelle e pianeti.
Quando la vita di una stella finisce, esaurisce l’idrogeno da convertire in elio, causando il collasso del nucleo della stella. Questa pressione sul nucleo aumenta anche la temperatura della stella, che la fa gonfiare e gonfiare in una gigante rossa, secondo la NASA.
Avvicinandosi alla fine della loro vita, gli strati più superficiali delle stelle si staccano e alla fine le stelle collassano o esplodono, liberando nello spazio gli elementi creati al loro interno.
“Siamo tutti fatti di ‘polvere di stelle’ e gran parte del materiale che ci circonda è fatto di stelle”, ha detto Vlemmings. “Non è ancora del tutto chiaro come questo materiale venga espulso dalle vecchie stelle per essere incorporato in nuove stelle e pianeti”.
Il team ha deciso di osservare R. Doradus perché è una delle stelle giganti rosse più vicine e più grandi, il che la rende più facile da osservare. Il telescopio ha permesso loro di raccogliere immagini ad alta risoluzione della superficie della stella nel corso di un mese.
“La convezione crea la splendida struttura granulare visibile sulla superficie del nostro Sole, ma è difficile da vedere su altre stelle”, ha affermato in una dichiarazione il coautore dello studio Theo Khouri, ricercatore presso Chalmers. “Con ALMA, ora siamo stati in grado non solo di vedere direttamente i granuli convettivi, con una dimensione 75 volte quella del nostro Sole!, ma anche di misurare per la prima volta la loro velocità di movimento”.
Lo strato più esterno del sole, chiamato fotosfera, è fatto di gas così caldo che fa le bolle. La fotosfera del sole è piena di milioni di bolle formate tramite convezione. Le bolle di gas, note anche come granuli convettivi, sono larghe circa 621 miglia (1.000 chilometri) e si muovono a velocità di pochi chilometri al secondo, quindi sopravvivono solo per circa 10 minuti.
Ma le celle convettive sulla superficie di R. Doradus sono grandi più di 100 milioni di chilometri (circa 62 milioni di miglia), con velocità di alcune decine di chilometri al secondo e persistono per circa un mese.
“Non sappiamo ancora qual è la ragione di questa differenza. Sembra che la convezione cambi man mano che una stella invecchia in modi che ancora non comprendiamo”, ha detto Vlemmings.
Sebbene le bolle di convezione fossero già state individuate in precedenza sulla superficie delle stelle, le nuove osservazioni hanno tracciato il movimento delle bolle in un modo che prima non era possibile.
“È spettacolare che ora possiamo visualizzare direttamente i dettagli sulla superficie di stelle così lontane e osservare una fisica che fino ad ora era osservabile solo nel nostro Sole”, ha affermato in una dichiarazione il coautore dello studio Behzad Bojnordi Arbab, uno studente di dottorato presso Chalmers.
Il nuovo studio include osservazioni più lunghe di quelle precedenti, che hanno catturato l’evoluzione delle bolle, ha affermato la dott. ssa Claudia Paladini, astronoma associata presso l’European Southern Observatory in Cile. Paladini è autrice di uno studio sull’osservazione delle bolle sulla superficie della stella pi1 Gruis . Sebbene non sia stata coinvolta nella nuova ricerca, è autrice di un articolo che accompagna lo studio su Nature.
“Si possono vedere le bolle che salgono, si espandono e scompaiono come nel Sole. È notevole considerando la distanza di cui stiamo parlando”, ha detto Paladini. “Ora dobbiamo solo osservare molte altre di queste stelle!”