L’evoluzione stellare delle stelle massicce

L’immagine rappresenta una simulazione al computer di una stella di grande massa osservata lungo il piano del disco. La visualizzazione dell’emissione della polvere permette di tracciare la densità e la temperatura della nube di gas che circonda la stella. Le regioni che sono attualmente ionizzate (in rosso) e che sono state ionizzate nel passato (strutture in blu) mostrano come la nebulosa appare tremolare.

Uno dei misteri dell’astrofisica stellare è quello di capire come si originano le stelle massicce, cioè le stelle che hanno masse centinaia di volte superiori a quella del Sole. Le stelle di grande massa sono così dense da determinare la fusione dell’idrogeno mentre esse si stanno formando dalla contrazione della nube di gas. Il fatto che la radiazione estremamente energetica che esse emettono non riscaldi il gas e lo diffonda nello spazio interstellare ha rappresentato per gli scienziati un enigma astrofisico.

Alcune simulazioni eseguite dai ricercatori dell’Università di Heidelberg, dell’American Museum of Natural History, della National Autonomous University of Mexico e dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mostrano che non appena la nube di gas comincia a collassare, essa forma strutture filamentari dense che assorbono la radiazione stellare quando essa passa attraverso la nube. Come risultato, la nebulosa che viene riscaldata comincia, per così dire, a “tremolare” come la fiamma di una candela. “Per formare una stella di grande massa, occorre una enorme quantità di gas” dice Mordecai-Mark Mac Low, curatore del Dipartimento di Astrofisica al Museo di Storia Naturale. “La gravità fa sì che il gas assuma strutture a filamenti che influenzano l’evoluzione delle future stelle“. Le stelle si formano quando enormi nubi di gas cominciano a collassare. Una volta che la densità e la temperatura al centro sono abbastanza elevate, l’idrogeno fonde e forma elio così che la stella inizi a brillare. Le stelle più massicce cominciano invece a emettere radiazione mentre le nubi di gas stanno ancora nella fase del collasso gravitazionale. La luce ultravioletta ionizza il gas circostante, determinando la formazione di una nebulosa che ha una temperatura di circa 10.000 gradi Celsius. Ciò causa un ostacolo alla formazione della stella a causa del fatto che il gas circostante può essere diffuso dal surriscaldamento della nebulosa. Il primo autore della ricerca Thomas Peters, del Center of Astronomy presso l’University of Heidelberg, assieme ad altri colleghi hanno creato una serie di simulazioni sulla dinamica del gas utilizzando i super computer della Texas Advanced Computing Center della National Science Foundation e quelli del Leibniz Computing Center e Jülich Computing Center in Germania. I risultati mostrano che il gas interstellare attorno alle stelle di grande massa non cade sulla stella ma forma concentrazioni a filamenti dato che la quantità di gas è così enorme che la gravità determina il collasso locale mentre il gas viene attratto dalla stella. Queste concentrazioni locali di gas formano strutture a spirale filamentose e quando la stella ci passa in mezzo queste ultime assorbono la sua radiazione ultravioletta facendo da scudo al gas circostante. Ciò spiega non solo come il gas continui a cadere verso la stella ma anche perché le nebulose ionizzate osservate con i radiotelescopi appaiono così piccole. Di fatto, le nebulose si ritraggono nuovamente dato che non sono più a lungo ionizzate così che nel corso di migliaia di anni la nebulosa sembra, per così dire, tremolare come la fiamma di una candela. “A lungo si è pensato che queste nebulose fossero bolle di gas caldo in espansione e le dimensioni di queste bolle venivano utilizzate per ricavare l’età della stella” dice Peters. “I nostri risultati sono di particolare importanza perché le simulazioni mostrano che non esiste, di fatto, una correlazione diretta tra le dimensioni della nebulosa e l’età della stella” conclude Peters.