Risolto il mistero della Nebulosa Anello Blu

La Nebulosa Anello Blu, che ha lasciato perplessi gli scienziati per oltre un decennio, sembra essere il più giovane esempio conosciuto di due stelle fuse in una sola

Nel 2004, gli scienziati con il Galaxy Evolution Explorer (GALEX) della NASA hanno individuato un oggetto diverso da qualsiasi altro avevano visto prima nella nostra galassia: una grande e debole “goccia” di gas con una stella al centro. Nelle immagini GALEX, la “goccia” appariva blu, sebbene in realtà non emetta luce visibile all’occhio umano, e le successive osservazioni hanno rivelato una spessa struttura ad anello al suo interno. Quindi il team l’ha soprannominato Blue Ring Nebula (Nebulosa Anello Blu). Nei successivi 16 anni, l’hanno studiata con telescopi terrestri e spaziali.

Lo studio

Un nuovo studio pubblicato il 18 novembre sulla rivista Nature potrebbe aver risolto il caso. Applicando modelli teorici all’avanguardia alla sfilza di dati raccolti su questo oggetto, gli autori ipotizzano che la nebulosa, una nuvola di gas nello spazio, sia probabilmente composta da detriti di due stelle che si sono scontrate e si sono fuse in un’unica stella. Anche se si ritiene che i sistemi stellari fusi siano abbastanza comuni, è quasi impossibile studiarli immediatamente dopo che si sono formati perché sono oscurati dai detriti della collisione. Dopo la sparizione dei detriti, almeno centinaia di migliaia di anni dopo, sono difficili da identificare perché assomigliano a stelle non fuse. La Nebulosa Anello Blu sembra essere l’anello mancante: gli astronomi stanno vedendo il sistema stellare solo poche migliaia di anni dopo la fusione, quando le prove dell’unione sono ancora molte. Sembra essere il primo esempio noto di un sistema stellare fuso in questa fase.

Galex

GALEX è stato progettato per aiutare a studiare la storia della formazione stellare nella maggior parte dell’universo effettuando un censimento delle giovani popolazioni di stelle in altre galassie. Per fare ciò, la missione ha osservato sia la luce UV vicina (lunghezze d’onda leggermente più corte della luce visibile) sia quella UV lontana. La maggior parte degli oggetti visti da GALEX irradiava sia il vicino UV (rappresentato come giallo nelle immagini GALEX) sia il lontano UV (rappresentato come blu), ma la Nebulosa Anello Blu si distingueva perché emetteva solo luce UV lontana.

La dimensione dell’oggetto era simile a quella di un residuo di supernova, che si forma quando una stella massiccia esaurisce il carburante ed esplode, o una nebulosa planetaria, i resti di una stella delle dimensioni del nostro Sole. Ma la Nebulosa Anello Blu aveva una stella “vivente” al centro. Inoltre, i resti di supernova e le nebulose planetarie si irradiano in più lunghezze d’onda della luce al di fuori della gamma UV, mentre ulteriori ricerche hanno dimostrato che la Nebulosa Anello Blu non lo ha fatto. Nel 2006, il team GALEX ha esaminato la nebulosa con il telescopio Hale e poi con i telescopi ancora più potenti da 10 metri presso l’Osservatorio WM Keck alle Hawaii. Hanno trovato prove di un’onda d’urto nella nebulosa, suggerendo che il gas che componeva la Nebulosa Anello Blu era stato effettivamente espulso da una sorta di evento violento attorno alla stella centrale. I dati di Keck hanno anche suggerito che la stella stesse trascinando una grande quantità di materiale sulla sua superficie. 

Ma da dove veniva il materiale?

Nel 2012, utilizzando il Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE ) della NASA, un telescopio spaziale che ha studiato il cielo alla luce infrarossa, il team di GALEX ha identificato un disco di polvere in orbita stretta attorno alla stella. Più di un decennio dopo aver scoperto la Nebulosa Anello Blu, il team aveva raccolto dati sul sistema da quattro telescopi spaziali, quattro telescopi terrestri e osservazioni storiche della stella risalenti al 1895 (al fine di cercare i cambiamenti nella sua luminosità nel time). Ma una spiegazione per ciò che aveva creato non c’era ancora.

Indagine stellare

Nel momento in cui Keri Hoadley ha iniziato a lavorare con il team scientifico GALEX nel 2017, “il gruppo aveva sbattuto contro un muro” con la Nebulosa Anello Blu, ha detto. Ma Hoadley, un’astrofisica del Caltech, era affascinata dall’oggetto e dalle sue caratteristiche bizzarre, quindi ha accettato la sfida di cercare di risolvere il mistero. Sembrava probabile che la soluzione non sarebbe arrivata da più osservazioni del sistema, ma da teorie all’avanguardia che avrebbero potuto dare un senso ai dati esistenti. Così Chris Martin, investigatore principale per GALEX al Caltech, ha contattato Brian Metzger della Columbia University per chiedere aiuto. In qualità di astrofisico teorico, Metzger crea modelli matematici e computazionali di fenomeni cosmici, che possono essere utilizzati per prevedere come questi fenomeni appariranno e si comporteranno. È specializzato in fusioni cosmiche: collisioni tra una varietà di oggetti, siano essi pianeti e stelle o due buchi neri. Con Metzger a bordo e Hoadley che guidava il lavoro, le cose sono progredite rapidamente.

Mistero risolto

Il team ha concluso che la nebulosa era il prodotto di una fusione stellare relativamente recente che probabilmente si è verificata tra una stella simile al nostro Sole e un’altra stella solo circa un decimo di quella dimensione (o circa 100 volte la massa di Giove). Verso la fine della sua vita, la stella simile al Sole iniziò a gonfiarsi, avvicinandosi alla sua compagna. Alla fine, la stella più piccola cadde in una spirale discendente verso la sua compagna. Lungo la strada, la stella più grande ha strappato la stella più piccola, avvolgendosi in un anello di detriti prima di inghiottire completamente la stella più piccola.

Questo è stato l’evento violento che ha portato alla formazione della Nebulosa Anello Blu. La fusione ha lanciato nello spazio una nuvola di detriti caldi che è stata tagliata in due dal disco di gas. Questo ha creato due nuvole di detriti a forma di cono, le cui basi si allontanano dalla stella in direzioni opposte e si allargano mentre viaggiano verso l’esterno. L’area in cui i coni si sovrappongono forma l’anello blu centrale osservato da GALEX. La nube di detriti in espansione ha raffreddato e formato molecole e polvere (compreso idrogeno) che si sono scontrate con il mezzo interstellare. Le collisioni hanno eccitato le molecole di idrogeno, inducendole a irradiarsi in una specifica lunghezza d’onda della luce UV lontana. Nel corso del tempo, il bagliore è diventato abbastanza luminoso da essere visto da GALEX.

Le fusioni stellari possono verificarsi anche una volta ogni 10 anni nella Via Lattea, il che significa che è possibile che una considerevole popolazione di stelle che vediamo nel cielo fossero in realtà un sistema binario. Sebbene questa sia probabilmente la conclusione di un mistero di 16 anni, potrebbe anche essere l’inizio di un nuovo capitolo nello studio delle fusioni stellari.

Riferimenti:

• https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2020-222