Matrioska stellare

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«Tutto ciò che non è proibito è obbligatorio». Così si legge all’ingresso di ogni tunnel di un formicaio nella descrizione che appare nel romanzo The Once and Future King dello scrittore britannico Terence H. White. Una frase evidentemente molto cara agli astrofisici Kip Thorne (California Institute of Technology) e Anna Żytkow (University of Cambridge), tanto che si richiamano proprio a quel principio quando a metà degli anni Settanta pubblicano su The Astrophysical Journal la descrizione di un modello stellare mai considerato prima d’allora. I due ricercatori indagano sulla possibile esistenza e sulla tenuta fisica di un oggetto stellare costituito da un nucleo superdenso di materia degenere avvolto da un massiccio inviluppo gassoso composto da materia ordinaria. Secondo i calcoli di Thorne e Żytkow non c’è nulla che impedisca a una simile struttura stellare di reggere e durare nel tempo. A una prima occhiata, il suo aspetto esteriore risulterebbe talmente simile a quello di una normalissima gigante o supergigante rossa che potrebbe essere difficile accorgersi che ci troviamo invece in presenza di una sorta di matrioska stellare, che vede una stella gigantesca nascondere, proprio nel suo nucleo, una stella di neutroni.

In onore ai suoi ideatori l’esotico oggetto stellare venne battezzato TŻO (Thorne-Żytkow Object) e negli anni seguenti la sua analisi teorica fu approfondita anche da altri astrofisici. Fin dai primi modelli studiati risultò comunque chiaro che un’accurata analisi spettroscopica avrebbe permesso di individuare un TŻO, rivelando alcune caratteristiche in grado di smascherare quella complessa e anomala struttura. Per effetto dell’imponente rimescolamento convettivo che caratterizza l’involucro esterno, la superficie di un TŻO dovrebbe essere caratterizzata da una anomala abbondanza di litio, rubidio, molibdeno e altri elementi che non vengono normalmente sintetizzati negli usuali processi nucleari che caratterizzano le fucine stellari. Un TŻO, però, non è una stella normale e quel sottile guscio che separa la stella di neutroni dall'involucro esterno presenta le condizioni ideali perché si inneschi un processo davvero insolito quale la cattura rapida dei protoni.
I modelli, insomma, indicano chiaramente cosa ci si possa attendere, ma i risultati delle ricerche sono disarmanti. Stando alle valutazioni dei tempi evolutivi di un simile oggetto, attualmente nella nostra Galassia dovrebbero esisterne tra i 20 e i 200 esemplari. Eppure, fino allo scorso anno erano solamente due i casi segnalati - la cui scoperta, tra l’altro, risale al 1999 - per i quali permangono comunque molti dubbi.

All'inizio del gennaio di quest'anno, nel corso di un meeting dell'American Astronomical Society, Emily Levesque (University of Colorado) annuncia che, molto probabilmente, la lunga caccia ai TŻO ha finalmente avuto successo. La notizia è importante e viene ripresa anche da Nature, ma l'unica informazione che circola è che il team della Levesque stava sorvegliando 22 supergiganti rosse con uno dei due Magellan Telescopes dell'Osservatorio cileno di Las Campanas. Sull'identita della matrioska stellare silenzio assoluto. Il riserbo non era dovuto all'incertezza dei risultati, ma al fatto che nessun giornale con peer-review aveva ancora accettato per la pubblicazione il lavoro del team.
Solamente qualche giorno fa, con l'accettazione ufficiale della ricerca da parte della rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (qui il paper originale), è stato svelato il nome della stella. Si tratta di HV 2112 e risiede nella Piccola Nube di Magellano, una galassia nana di forma irregolare orbitante intorno alla Via Lattea. Proprio come previsto, ad attirare l'interesse del team è stato lo strano spettro di quella supergigante rossa, caratterizzato dalla inequivocabile presenza delle linee che testimoniano un eccesso di litio, rubidio e molibdeno. “Sono davvero molto felice - ha commentato Anna Żytkow, co-autrice dello studio - perchè sta emergendo una conferma osservativa alle nostre predizioni teoriche. Quando con Kip Thorne abbiamo proposto il nostro modello, nessuno aveva gli strumenti per confermarlo o rigettarlo. Ma se la teoria è solida, prima o poi arriva anche la conferma sperimentale.” A dire il vero, HV 2112 mostra anche alcune caratteristiche chimiche che non si adattano ai modelli, segno evidente che qualcosa debba essere rivisto. Bisogna però tener comunque presente, come ha giustamente sottolineato Philip Massey, astronomo del Lowell Observatory di Flagstaff (Arizona) e co-autore della scoperta, che le previsioni teoriche sono piuttosto datate e da allora la teoria e l’analisi dei modelli stellari hanno subito notevoli affinamenti.

La speranza è che lo studio approfondito di HV 2112 e dell’ambiente che circonda quella stella possa fornire preziose indicazioni sui possibili meccanismi in grado di generare i TŻO. Non è così semplice, infatti, giustificare come mai l’interazione tra una stella di neutroni e una supergigante diventi talmente stretta da sfociare in una vera e propria ingestione. Secondo alcuni scenari, un ruolo chiave lo giocherebbe proprio l’esplosione di supernova che genera la stella di neutroni. Sarebbe quello stesso botto cosmico, infatti, a spingere con violenza la stella di neutroni tra le braccia della supergigante.

Per approfondire:
Contributo di Philipp Podsiadlowski in Compact Stars in Binaries

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