Svelato il mistero delle stelle fuggitive

La maggior parte delle stelle della Via Lattea, la nostra compresa, si spostano a una velocità di crociera di 30 chilometri al secondo. C’è poi circa un quinto delle stelle presenti che invece raddoppia, se non triplica, questa velocità, viaggiando tra i 65 e i 100 chilometri al secondo. Sono le cosiddette stelle fuggitive, e fino ad oggi gli astrofisici non sapevano spiegare la loro rapidità di moto. 

Sembra che ora ci siano riusciti i ricercatori dell’Università di Leida, in Olanda: si tratterebbe di stelle espulse dal centro degli ammassi stellari più giovani per via delle forti interazioni gravitazionali con sistemi binari larghi e massivi, in cui i due astri sono grandi e non troppo vicini. Lo studio che spiega esattamente come ciò avverrebbe è stato pubblicato oggi su Science.

I corpi celesti studiati sono le stelle fuggitive di classe OB, ovvero le più grandi e calde, che il nostro occhio percepisce di colore blu. Sull’origine di questi astri i fisici fino a oggi avevano solo vaghe teorie. La più accreditata prevedeva che tali corpi celesti fossero in origine parte di un sistema binario e che la loro stella compagna fosse esplosa in una supernova, catapultandole lontano con velocità molto alte. Questa spiegazione, tuttavia, non tiene conto di tutte quelle fuggitive provenienti da ammassi stellari troppo giovani, in cui l’esplosione di una supernova non poteva ancora aver avuto luogo.

La nuova teoria, invece, prevede che l’origine della stelle fuggitive sia da ricercare nelle interazioni dinamiche di tre corpi celesti – una sistema binario con una grande massa e un astro singolo di massa minore – che si trovano al centro degli ammassi stellari. Secondo il modello, la stella fuggitiva verrebbe espulsa dal sistema dalle due stelle più grandi. Nel cuore dell’ammasso si possono infatti creare condizioni geotermiche insostenibili per un sistema a tre corpi, per esempio a seguito di una collisione tra stelle, oppure per un collasso del centro dovuto alle forti interazioni in gioco. Che la causa sia uno scontro, o che l’energia del sistema superi gradualmente un dato valore limite (di circa 10.000 kT, dove k è la costante di Boltzmann e T la temperatura delle stelle nel sistema), la dinamica del trio può diventare instabile, provocando l’espulsione forzata di uno dei tre. “Tipicamente è la stella meno massiva ad essere cacciata dal gruppo”, spiegano i ricercatori nello studio: “Il sistema binario che rimane è formato dagli astri più grandi. Sembra quasi una dinamica di bullismo”.

Una volta sviluppata la teoria, gli astrofisici olandesi hanno condotto una serie di simulazioni al computer, ottenendo dei risultati in accordo con le predizioni. “Secondo l’impianto teorico, il cuore di un ammasso stellare, a prescindere dalla sua grandezza e massa totale, può sopportare solo un ‘bullo’ alla volta – spiegano ancora i ricercatori – e questo dato è in linea con quello che osserviamo nello spazio.” Il processo di espulsione, però, si può ripetere nel tempo, finché le condizioni geotermiche della parte più interna dell’ammasso non tornino entro la soglia limite. “La maggior parte delle stelle fuggitive sembrano avere origine da gruppi che non hanno età maggiori di un milione di anni. Consideriamo questa una sorta di età limite, in cui il cuore di un ammasso molto concentrato può ancora vivere il collasso che porta all’espulsione di questi astri”, concludono i ricercatori.

Riferimento: doi:10.1126/science.1211927

Credit per l’immagine: AAA/Science