I bizzarri segreti di un sistema di Wolf-Rayet

Solo una stella su cento milioni può essere classificata come una stella di Wolf-Rayet: stelle con una luminosità compresa fra centinaia di migliaia e milioni di volte quella del Sole che perdono massa a ritmi elevati per mezzo di venti stellari molto intensi e veloci.
Sono eleganti coppie binarie, la cui polvere viene avvolta in una bellissima coda fuligginosa e luminosa.

“A parte l’immagine sbalorditiva, la cosa più notevole di questo sistema stellare è il modo in cui l’espansione della sua bellissima spirale di polvere ci ha lasciati completamente perplessi“, ha detto Yinuo Han, che ha completato la ricerca durante il suo anno d’onore alla School of Physics.

“La polvere sembra avere una mente propria, fluttuando molto più lentamente dei venti stellari estremi che dovrebbero guidarla.”

Gli astronomi si sono imbattuti in questo enigma quando il sistema è stato scoperto due anni fa da un team guidato dal professor Peter Tuthill dell’Università di Sydney. Questo sistema stellare, a 8000 anni luce dalla Terra, è stato chiamato Apep in onore di una divinità egizia.

Ora la ricerca di Han, pubblicata negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, conferma questi risultati e rivela la bizzarra fisica di Apep con dettagli senza precedenti.

Applicando tecniche di imaging ad alta risoluzione al Very Large Telescope dell’European Southern Observatory al Paranal in Cile, il team è stato in grado di sondare i processi sottostanti che creano la spirale che osserviamo. “L’ingrandimento richiesto per produrre le immagini è stato come vedere un cece su un tavolo a 50 chilometri di distanza“, ha detto Han.

Il team è andato oltre la conferma della precedente scoperta, producendo un modello che corrisponde per la prima volta all’intricata struttura a spirale, migliorando la capacità degli scienziati di comprendere la natura estrema di queste stelle. “Il fatto che questo modello relativamente semplice possa riprodurre la geometria della spirale a questo livello di dettaglio è semplicemente fantastico“, ha detto il professor Tuthill.

Tuttavia, non tutta la fisica è semplice. Il team del signor Han ha confermato che la spirale di polvere si sta espandendo quattro volte più lentamente dei venti stellari misurati, qualcosa di inaudito in altri sistemi. La teoria principale per spiegare questo bizzarro comportamento rende Apep un forte contendente per la produzione di un lampo di raggi gamma, qualcosa di mai visto prima nella Via Lattea.

Il dottor Joe Callingham, coautore dello studio dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi, ha dichiarato: “C’è stata una raffica di ricerche sui sistemi stellari di Wolf-Rayet: sono davvero i pavoni del mondo stellare. Le scoperte su questi oggetti belli ed eleganti, ma potenzialmente pericolosi, stanno provocando un vero ronzio in astronomia“.

Recentemente, il team ha dimostrato che Apep non era composto solo da una stella Wolf-Rayet, ma in realtà da due. E i colleghi dell’Istituto di scienze spaziali e astronautiche in Giappone pubblicheranno presto un articolo su un altro sistema, Wolf-Rayet 112. L’autore principale di quell’articolo, Ryan Lau, è stato un coautore di questo articolo con il signor Han.

BOMBE DEL TEMPO – Le stelle di Wolf-Rayet sono stelle massicce destinate ad esplodere come supernove e collassare successivamente divenendo un buco nero o una stella di neutroni. Sono vere e proprie bombe ad orologeria. La stella principale di Apep sembra ruotare rapidamente. Ciò significa che potrebbe avere tutti gli ingredienti per esplodere come lampo di raggi gamma quando diventa una supernova.

I lampi di raggi gamma sono tra gli eventi più energici dell’Universo. E sono potenzialmente mortali. Se dovesse colpire la Terra, potrebbe spogliare il pianeta del suo prezioso strato di ozono, esponendoci alle radiazioni ultraviolette del Sole. Fortunatamente, l’asse di rotazione di Apep non rappresenta una minaccia per la Terra.

I numeri ne rivelano la natura estrema. Le due stelle sono ciascuna da 10 a 15 volte più massicce del Sole e oltre 100.000 volte più luminose. Dove la superficie della nostra stella natale è di circa 5500°C, le stelle di Wolf-Rayet misurano 25.000°C o più.

Secondo le più recenti scoperte del team, le stelle massicce nel sistema binario Apep orbitano l’una intorno all’altra circa ogni 125 anni a una distanza paragonabile alle dimensioni del nostro Sistema Solare.

“Le velocità dei venti stellari prodotti sono semplicemente strabilianti“, ha detto Han. “Stanno facendo girare le stelle a circa 12 milioni di chilometri all’ora, ovvero l’1% della velocità della luce.” “Eppure la polvere prodotta da questo sistema si sta espandendo molto più lentamente, a circa un quarto della velocità del vento stellare”.

Han ha detto che la migliore spiegazione indica la natura in rapida rotazione delle stelle.

“Probabilmente significa che i venti stellari vengono lanciati in direzioni diverse a velocità diverse. L’espansione della polvere che stiamo misurando è guidata da venti più lenti lanciati vicino all’equatore della stella“, ha detto.

“Il nostro modello ora si adatta abbastanza bene ai dati osservati, ma non abbiamo ancora spiegato bene la fisica della rotazione stellare“.

Han continuerà i suoi studi astronomici all’Università di Cambridge quando inizierà il dottorato entro la fine dell’anno.