Comunicato Stampa

Mistero cosmico: uno dei telescopi dell'ESO cattura la scomparsa di una stella massiccia

30 Giugno 2020

Usando il VLT (Very Large Telescope) dell'Osservatorio Europeo Australe (ESO) alcuni astronomi hanno scoperto l'assenza di una stella massiccia instabile in una galassia nana. Gli scienziati pensano che ciò potrebbe indicare che la stella è diventata meno luminosa e parzialmente oscurata dalla polvere. Una spiegazione alternativa è che la stella sia collassata a formare un buco nero senza produrre una supernova. "Se fosse vero", afferma lo studente di dottorato Andrew Allan del Trinity College di Dublino, in Irlanda, a capo dell'equipe "questa sarebbe la prima individuazione diretta di una stella gigantesca che termina così la propria vita".

Tra il 2001 e il 2011, vari gruppi di astronomi hanno studiato questa misteriosa stella massiccia, ubicata nella galassia nana Kinman, e le loro osservazioni hanno indicato che si trovava in una fase evolutiva avanzata. Allan e i suoi collaboratori in Irlanda, Cile e Stati Uniti d'America volevano scoprire di più su finisca la vita delle stelle molto massicce e l'oggetto nella galassia nana Kinman sembrava l'obiettivo perfetto. Ma quando hanno puntato il VLT dell'ESO verso la lontana galassia nel 2019, non sono più riusciti a trovare indicazioni della presenza della stella. "Invece, siamo rimasti sorpresi nello scoprire che la stella era scomparsa!" dice Allan, che ha condotto uno studio sulla stella pubblicato oggi dalla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Situata a circa 75 milioni di anni luce di distanza da noi nella costellazione dell'Acquario, la galassia nana Kinman è troppo lontana perché gli astronomi possano vedere le sue singole stelle, ma possono rilevare gli indizi della presenza di alcune di esse. Dal 2001 al 2011, la luce ricevuta dalla galassia continuava a mostrare la presenza di una stella "variabile blu luminosa" (o variabile S Doradus) circa 2,5 milioni di volte più luminosa del Sole. Le stelle di questo tipo sono instabili e mostrano occasionalmente cambiamenti drammatici nello spettro e nella luminosità. Anche con questi cambiamenti, però, le variabili blu luminose lasciano tracce specifiche che gli scienziati possono identificare. Queste erano assenti dai dati raccolti dall'equipe nel 2019, lasciando il dubbio di cosa fosse accaduto alla stella. "Sarebbe estremamente insolito che una stella così massiccia scompaia senza produrre una brillante esplosione di supernova", afferma Allan.

Il gruppo ha prima orientato lo strumento ESPRESSO verso la stella nell'agosto 2019, utilizzando contemporaneamente i quattro telescopi da 8 metri del VLT, senza essere in grado di trovare i segni che precedentemente indicavano la presenza della stella luminosa. Alcuni mesi dopo, il gruppo ha provato lo strumento X-shooter, anch'esso installato sul VLT dell'ESO, e ancora una volta non ha trovato tracce della stella.

"Potremmo aver rilevato il momento in cui una delle stelle più massicce dell'Universo locale si addentra dolcemente nella notte", afferma il membro dell'equipe Jose Groh, anch'egli del Trinity College di Dublino. "La nostra scoperta non sarebbe stata possibile senza i potenti telescopi dell'ESO da 8 metri, la loro strumentazione unica e l'accesso a tali capacità a seguito del recente accordo dell'Irlanda di aderire all'ESO". L'Irlanda è diventata uno stato membro dell'ESO nel settembre 2018.

L'equipe si è quindi rivolta ai dati più vecchi raccolti utilizzando X-shooter e lo strumento UVES installato sul VLT dell'ESO, situato nel deserto cileno di Atacama, e altri telescopi altrove. "L'archivio scientifico dell'ESO ci ha permesso di trovare e utilizzare i dati dello stesso oggetto ottenuti nel 2002 e ne 2009", afferma Andrea Mehner, astronoma dell'ESO in Cile, che ha partecipato allo studio. "Il confronto degli spettri UVES ad alta risoluzione del 2002 con le nostre osservazioni ottenute nel 2019 con il più recente spettrografo ad alta risoluzione ESPRESSO dell'ESO è stato particolarmente rivelatore, sia dal punto di vista astronomico che da quello della strumentazione."

I vecchi dati indicavano che la stella nella galassia nana Kinman avrebbe potuto trovarsi in un periodo di forte espulsione di materia che probabilmente si è concluso qualche tempo dopo il 2011. Le stelle variabili blu luminose come questa sono inclini a sperimentare esplosioni giganti nel corso della vita, facendo sì che il tasso di perdita di massa e la luminosità si innalzino moltissimo.

Sulla base delle osservazioni e dei loro modelli, gli astronomi hanno suggerito due spiegazioni per la scomparsa della stella e la mancanza di una supernova, in relazione a questo possibile periodo epulsivo. L'espulsione di materia potrebbe aver comportato la trasformazione della variabile blu luminosa in una stella meno luminosa, che potrebbe anche essere parzialmente nascosta dalla polvere. In alternativa, l'equipe afferma che la stella potrebbe essere collassata direttamente in un buco nero, senza produrre un'esplosione di supernova. Questo sarebbe un evento raro: la nostra attuale comprensione di come muoiono stelle di grande massa indica che la maggior parte di loro mette fine alla propria vita in una supernova.

Sono necessari studi futuri per confermare il destino di questa stella. Progettato per iniziare le operazioni nel 2025, l'ELT (Extremely Large Telescope) dell'ESO sarà in grado di risolvere singole stelle in galassie lontane come la galassia nana Kinman, aiutando a risolvere misteri cosmici di questo tipo.

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è stato descritto nell'articolo “The possible disappearance of a massive star in the low metallicity galaxy PHL 293B” pubblicato oggi dalla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L'equipe è composta da Andrew Allan (School of Physics, Trinity College Dublin, Irlanda [TCD]), Jose J. Groh (TCD), Andrea Mehner (European Southern Observatory, Cile), Nathan Smith (Steward Observatory, University of Arizona, USA [Steward Observatory]), Ioanna Boian (TCD), Eoin Farrell (TCD), Jennifer E. Andrews (Steward Observatory).

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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E-mail: allana@tcd.ie

Jose H. Groh
Trinity College Dublin
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E-mail: jose.groh@tcd.ie

Andrea Mehner
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso2010.