Decine di stelle fuggitive sono state sorprese in fuga da un denso ammasso stellare in una galassia satellite della Via Lattea. Lo sciame di stelle in velocità potrebbe significare che tali fughe in fuga hanno avuto un’influenza maggiore sull’evoluzione cosmica di quanto si pensasse in precedenza, riferiscono gli astronomi il 9 ottobre su Nature.
Le stelle massicce nascono in ammassi giovani, così vicine tra loro che possono spingersi l’una contro l’altra fuori posto. A volte, gli incontri tra coppie di stelle massicce o le esplosioni di supernova vicine possono far sfrecciare una stella fuori dall’ammasso, per cercare fortuna nella galassia più ampia e oltre.
L’astronomo Mitchel Stoop dell’Università di Amsterdam e i suoi colleghi hanno cercato stelle in fuga attorno a un enorme ammasso di stelle massicce chiamato Radcliffe 136 utilizzando i dati della sonda Gaia sulle velocità e le posizioni di miliardi di stelle (SN: 6/13/22). R136 si trova a circa 170.000 anni luce dalla Terra nella Grande Nube di Magellano, una galassia nana che orbita attorno alla Via Lattea.
L’ammasso “è un oggetto iconico”, afferma l’astrofisica Sally Oey dell’Università del Michigan ad Ann Arbor, che non è stata coinvolta nel nuovo lavoro. La vista dalle vicinanze della Terra è così chiara che “possiamo davvero guardare le cose da vicino e personalmente”.
Studi precedenti avevano trovato alcune stelle in fuga dall’ammasso (SN: 5/7/10). Ma in una ricerca più ampia, Stoop ha scoperto che ben 55 stelle sono fuggite a velocità superiori a circa 100.000 chilometri all’ora negli ultimi 3 milioni di anni.
“È un numero incredibile a cui pensare”, afferma Stoop. L’osservazione suggerisce che almeno un terzo delle stelle più luminose e massicce nate nell’ammasso hanno lasciato casa.
Ciò significa che le stelle in fuga potrebbero essere una forza sottovalutata nell’universo. Queste stelle massicce, da circa 5 a 140 volte la massa del Sole, emettono radiazioni ultraviolette e venti stellari supersonici che possono scolpire il gas e la polvere intorno a loro (SN: 7/11/22). Alla fine della loro vita, le stelle pesanti esplodono come supernove, diffondendo elementi pesanti in tutta la galassia (SN: 7/7/21).
“Prima, ci aspettavamo che ci fosse una manciata di fuggiaschi”, dice Stoop. Ma a causa del loro presunto basso numero, dice, sarebbero esclusi dagli studi e dalle simulazioni. Se invece ogni ammasso perde circa un terzo delle sue stelle a causa della galassia circostante, o anche dello spazio tra le galassie, “potrebbero forse avere un contributo importante nello scaricare tutti questi fotoni ultravioletti nel mezzo intergalattico”.
Tali fughe potrebbero anche aver avuto una profonda influenza sull’evoluzione dell’universo primordiale. Entro poche centinaia di milioni di anni dal Big Bang, più di 13 miliardi di anni fa, una fonte di radiazione ultravioletta strappò gli elettroni da una nebbia pervasiva di atomi di idrogeno, un fenomeno chiamato reionizzazione (SN: 11/7/19).
Gli astronomi pensano che la maggior parte dei fotoni, o particelle di luce, che hanno eliminato la nebbia cosmica provengano da galassie nane (SN: 2/6/17). Ma le simulazioni hanno scoperto che solo una frazione dei fotoni necessari può sfuggire agli ambienti di quelle galassie. Le stelle in fuga potrebbero aiutare a spiegare la differenza, dice Stoop.
“Forse questo è accaduto anche nelle galassie [dell’universo primordiale], durante l’epoca della reionizzazione”, dice.
Oey dice: “Non c’è dubbio che le stelle in fuga siano davvero importanti e siano state sottovalutate”. Ma, dice, ci sono altri modi per ottenere radiazioni ionizzanti dalle galassie, e non è chiaro quanta differenza farebbe l’inclusione delle stelle in fuga.
La tempistica della fuga delle stelle da R136 potrebbe anche gettare una chiave inglese nella più ampia rilevanza delle stelle in fuga per la reionizzazione.
Sorprendentemente, le stelle non sono migrate tutte in un’unica ondata. Gli scienziati lo sanno perché hanno le velocità e le distanze delle stelle e possono calcolare quando hanno iniziato la loro fuga. La maggior parte dei fuggitivi è fuggita da R136 in tutte le direzioni circa 1,8 milioni di anni fa, quando l’ammasso si stava formando. Questo è quello che ci si aspetterebbe se venissero cacciati via dagli incontri con altre stelle massicce.
Ma 16 dei fuggitivi hanno lasciato l’ammasso più di recente, solo 200.000 anni fa. E fuggivano tutti nella stessa direzione. Stoop e i suoi colleghi pensano che la fuga di quelle stelle potrebbe essere stata innescata da una fusione con un altro ammasso.
“Sembra un evento abbastanza unico”, dice l’astrofisica Kaitlin Kratter dell’Università dell’Arizona a Tucson. Se la doppia espulsione di R136 è insolita, allora potrebbe essere difficile estrapolare quante stelle gli altri ammassi perdono nel loro ambiente cosmico. Trovare prove di onde simili in altri ammassi aiuterebbe a risolvere la questione.
Citazioni
M. Stoop et al. Due ondate di stelle massicce che si allontanano dal giovane ammasso R136. Natura. Pubblicato online il 9 ottobre 2024. DOI: 10.1038/S41586-024-08013-8