Comunicato Stampa

Stelle calde tormentate da macchie magnetiche giganti, secondo i dati dell'ESO

01 Giugno 2020

Alcuni astronomi, utilizzando i telescopi dell'ESO (l'Osservatorio Europeo Australe) hanno scoperto macchie gigantesche sulla superficie di stelle caldissime nascoste all'interno di ammassi stellari. Queste stelle non solo sono tormentate da queste macchie magnetiche, ma in alcuni casi vanno incontro a brillamenti superluminosi, esplosioni di energia diversi milioni di volte più potenti delle eruzioni che avvengono sul Sole. I risultati, pubblicati oggi dalla rivista Nature Astronomy, aiutano gli astronomi a comprendere meglio queste stelle sconcertanti e aprono le porte alla risoluzione di altri misteri sfuggenti dell'astronomia stellare.

L'equipe di lavoro, guidata da Yazan Momany dell'INAF - Osservatorio astronomico di Padova, Italia, ha esaminato un particolare tipo di stelle note come stelle blu estreme del ramo orizzontale - oggetti di massa pari a circa la metà della massa del Sole, ma quattro o cinque volte più calde. "Queste stelle calde e piccole sono speciali perché sappiamo che salteranno una delle fasi finali della vita di una stella tipica e moriranno prematuramente", afferma Momany, in precedenza astronomo all'Osservatorio del Paranal dell'ESO in Cile. "Nella nostra galassia, questi particolari oggetti caldi sono di norma associati alla presenza di una stella compagna molto vicina."

Sorprendentemente, invece, la stragrande maggioranza di queste stelle estreme del ramo orizzontale scoperte in ammassi stellari molto compatti, noti come ammassi globulari, non sembrano avere compagne. Il monitoraggio a lungo termine di queste stelle, realizzato dal gruppo di lavoro con i telescopi dell'ESO, ha mostrato anche qualcosa di più in questi misteriosi oggetti. Osservando tre diversi ammassi globulari, Momany e i suoi colleghi hanno scoperto che molte stelle estreme del ramo orizzontale al loro interno mostravano cambiamenti regolari di luminosità nel corso di pochi giorni, fino a diverse settimane.

"Dopo aver eliminato tutti gli altri scenari, rimaneva un'unica possibilità per spiegare le variazioni di luminosità osservate", conclude Simone Zaggia, dell'INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia, ex-Fellow dell'ESO e co-autore dello studio: "queste stelle sono tormentate da macchie superficiali!"

Le macchie delle stelle estreme del ramo orizzontale appaiono significativamente diverse dalle macchie scure del Sole, ma entrambe sono prodotte dalla presenza di campi magnetici. Le macchie delle stelle calde ed estreme sono più luminose e più calde della superficie stellare circostante, a differenza del Sole per cui le macchie appaiono scure poichè sono più fredde dei dintorni. Le macchie sulle stelle estreme del ramo orizzontale sono anche significativamente più grandi delle macchie solari, arrivando a coprire fino a un quarto della superficie della stella. Le macchie sono incredibilmente persistenti, durano infatti per decenni, mentre le singole macchie solari sono effimere, durano solo pochi giorni o al massimo qualche settimana. Durante la rotazione delle stelle calde, le macchie sulla superficie appaiono e scompaiono, causando cambiamenti di luminosità osservabili.

Oltre alle variazioni di luminosità dovute alle macchie, l'equipe ha scoperto anche un paio di stelle estreme del ramo orizzontale che mostravano superbrillamenti: improvvise esplosioni di energia e un altro segnale della presenza di un campo magnetico. "Sono simili ai brillamenti che vediamo sul Sole, ma dieci milioni di volte più energici", afferma il co-autore dello studio Henri Boffin, astronomo presso la sede dell'ESO in Germania. "Tale comportamento non era certo previsto e sottolinea l'importanza dei campi magnetici nello spiegare le proprietà di queste stelle."

Dopo sessant'anni di tentativi di comprendere la natura delle stelle estreme del ramo orizzontale, gli astronomi ora ne hanno un quadro più completo. Inoltre, questa scoperta potrebbe aiutare a spiegare l'origine dei forti campi magnetici in molte nane bianche, oggetti che rappresentano lo stadio finale della vita delle stelle simili al Sole e mostrano varie somiglianze con le stelle estreme del ramo orizzontale. "Il quadro complessivo, in realtà,", dice David Jones, ex-Fellow dell'ESO e ora presso l'Instituto de Astrofísica de Canarias, in Spagna, "è che i cambiamenti di luminosità di tutte le stelle calde - dalle giovani stelle simili al Sole alle vecchie stelle estreme del ramo orizzontale, alle nane bianche morte da tempo - potrebbero essere tutti collegati. Questi oggetti possono quindi essere intesi collettivamente come tormentati da macchie magnetiche sulla superficie."

Per arrivare a questo risultato, gli astronomi hanno utilizzato diversi strumenti installati sul VLT (Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, tra cui VIMOS, FLAMES e FORS2, nonché OmegaCAM installato sul VST (VLT Survey Telescope) all'Osservatorio del Paranal. Hanno anche impiegato ULTRACAM sull'NTT (New Technology Telescope) all'Osservatorio di La Silla dell'ESO, sempre in Cile. La svolta è arrivata quando l'equipe ha osservato le stelle nella regione dello spettro dell'ultravioletto vicino, consentendo di rivelare all'interno dell'ammasso globulare le stelle più calde ed estreme che spiccano luminose rispetto alle stelle più fredde.

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è descritto nell'articolo “A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters”, pubblicato dalla rivista  Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4).

L'equipe è composta da Y. Momany (INAF Osservatorio Astronomico di Padova, Italia [INAF Padova]), S. Zaggia (INAF-Padova), M. Montalto (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova, Italia [U. Padova]), D. Jones (Instituto de Astrofísica delle Canarie, Tenerife, Spagna), H.M.J. Boffin (Osservatorio Europeo Australe, Garching, Germania [ESO Garching], S. Cassisi (INAF Osservatorio Astronomico d’Abruzzo e INFN Pisa, Italia), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Cile), M. Gullieuszik (INAF Padova), I. Saviane (ESO Santiago, Cile), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Cile), E. Mason (INAF Osservatorio Astronomico di Trieste, Italia), L. Girardi (INAF Padova), V. D’Orazi (INAF Padova), G. Piotto (U. Padova), A.P. Milone (U. Padova), H. Lala (U. Padova), P.B. Stetson (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council, Victoria, Canada), e Y. Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Cile).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e di gran lunga l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile e l'Australia come partner strategico. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di APEX e di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente, sulla piana di Chajnantor. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

Yazan Al Momany
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
Padua, Italy
Tel.: +39 333 6297662
E-mail: yazan.almomany@inaf.it

Henri Boffin
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
E-mail: hboffin@eso.org

David Jones
Instituto de Astrofísia de Canarias (IAC)
Tenerife, Spain
Tel.: +34 63 8982356
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Simone Zaggia
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
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