Noul instrument a fost proiectat de o echipă de cercetători de la Departamentul de Fizică și Astronomie al Universității din Bologna (UniBO), condusă de Prof. Francesco Ferraro, în colaborare cu INAF -. Acesta este un nou rezultat al proiectului Cosmic-Lab de cinci ani finanțat de Consiliul European de Cercetare. Prin utilizarea acestei „scări cosmice” inovatoare, masa stelelor (un parametru cheie care conduce întreaga evoluție stelară) poate fi măsurată și o stea Blue Straggler evoluată a fost demascată în grupul globular 47 Tucanae.

demască

Cercetarea a fost publicată recent în Volumul 816 (10 ianuarie 2016) al Jurnalului Astrofizic.

Clusterele globulare (GC) sunt agregate stelare foarte vechi compuse din până la câteva milioane de stele formate aproximativ în aceeași epocă (acum aproximativ 13 miliarde de ani). Datorită vârstei lor și din moment ce nu s-a produs nicio formare recentă de stele, toate stelele mai mari de 0,8-0,9 M¤ în GC ar fi trebuit să-și încheie deja ciclul de viață, terminându-se ca pitici albi, stele de neutroni sau găuri negre. În contradicție cu o astfel de predicție, o populație specifică de stele grele (1,2-1,6 M¤) care evoluează încă în fazele foarte timpurii ale ciclului lor de viață sunt observate în GC: acestea sunt așa-numitele Blue Staggler Stars (BSS).

Pentru a încerca să explice existența acestor obiecte, astronomii presupun că acestea s-au format prin procese de îmbunătățire a masei (posibil implicând coliziuni stelare și transfer de masă în sistemele binare). Cu toate acestea, aceste mecanisme nu sunt încă pe deplin înțelese și, în esență, nu se știe nimic despre etapele avansate ale evoluției BSS. Acest lucru se datorează faptului că, în timp ce BSS-urile pot fi identificate cu ușurință în timpul fazei lor de ardere a hidrogenului (atunci când par mai strălucitoare și mai albastre decât stelele normale), ele sunt complet nedistinguibile (în ceea ce privește luminozitatea și culoarea) de surorile lor cu masă mică în timpul etapele avansate ale evoluției ulterioare. Datorită scării cosmice propuse, echipa de astronomi a reușit să distingă un BSS evoluat (cu o masă de 1,4 M¤) în multitudinea surorilor sale cu masă mică din grupul globular 47 Tucanae.

„Într-adevăr, masa stelelor este parametrul cheie în astrofizica stelară: ea conduce întreaga evoluție a stelelor (de la naștere până la moarte)” - explică Prof. Ferraro de la UniBO, care a condus cercetarea - „În linii mari, viața stelelor masive este mult mai scurtă decât cea a stelelor cu masă mică. Acesta este motivul pentru care, în GC, nu ne așteptăm să observăm stele la fel de masive ca BSS-urile în primele etape ale vieții lor. Din păcate, definirea metodelor de măsurare a maselor stelare este destul de dificilă în general. Descoperirea noastră demonstrează că comparația detaliată dintre abundențele chimice derivate din elemente neutre și din elemente ionizate este o scară cosmică puternică, pe care am folosit-o pentru a identifica o stea mai masivă (un BSS evoluat) în sediul surorilor sale (altfel nedistinguibile).

„Ideea de bază este destul de simplă - continuă Ferraro - abundența unui anumit element chimic obținut din liniile de absorbție a atomilor ionizați depinde sensibil de masa stelară, în timp ce o astfel de dependență este neglijabilă pentru trăsăturile spectrale neutre ale aceluiași element. Deoarece abundențele obținute din cele două măsurători trebuie să fie de acord, diferența dintre cele două valori poate fi utilizată pentru a obține masa stelară. Într-adevăr, diferența dintre cele două abundențe (derivate din specii neutre și din specii ionizate) poate fi folosită ca indicator al unei scări cosmice: când se presupune masa stelară corectă, indicatorul marchează zero ”.

(Abordarea este destul de puternică, deoarece permite estimarea exactă a diferențelor de masă ale oricărei stele (independent de faptul că este „normală” sau „ciudată”) - adaugă Emilio Lapenna de la UniBO - minimizând astfel incertitudinile și posibilele compensări de punct zero datorate utilizării a diferitelor metode ”.

„Deși aceasta nu este prima identificare a unui BSS evoluat într-un GC - continuă Ferraro - descoperirea oferă instrumentul mult căutat care permite căutarea sistematică a acestor obiecte în GC, oferind astfel acces la faze încă neexplorate ale evoluției BSS”.

„Într-adevăr, întrucât BSS-urile evoluate sunt de 20 de ori mai luminoase decât progenitorii lor, studiile detaliate de urmărire spectroscopică sunt mult facilitate și deschid posibilitatea de a reveni chiar la canalul de formare. De fapt, câteva caracteristici caracteristice impresionate de procesul de formare ar putea fi încă observabile în astfel de etape avansate ale evoluției ”- adaugă Alessio Mucciarelli de la UniBO.

„Datorită măsurătorilor viitoare cu ajutorul scării cosmice, predicțiile atât din scenariile colizionale, cât și din cele de formare a transferului de masă pot fi verificate, deschizând astfel o nouă perspectivă asupra înțelegerii căilor evolutive BSS și a proceselor de formare”, concluzionează Barbara Lanzoni de la UniBO.