Un'immagine dell'ammasso dell'anatra selvatica è stata catturata dal telescopio MPG/ESO da 2,2 metri all'Osservatorio di La Silla in Cile. Le stelle blu al centro dell'immagine sono le stelle dell'ammasso. Ogni stella nell'ammasso dell'anatra selvatica ha circa 250 milioni di anni. Più vecchio, stelle più rosse circondano l'ammasso. Credito:Osservatorio europeo meridionale
Gli ammassi stellari ospitano molte generazioni di stelle o solo una? Gli scienziati hanno cercato a lungo una risposta e, grazie al telescopio MMT dell'Università dell'Arizona, trovato uno nell'Ammasso delle Anatre Selvatiche, dove le stelle girano a velocità diverse, mascherando la loro età comune.
In una partnership tra l'UA e il Korean Astronomy and Space Science Institute, un team di astronomi coreani e belgi ha utilizzato strumenti UA per risolvere un enigma su stormi di stelle chiamati ammassi aperti.
Gli astronomi credono da tempo che molti ammassi aperti siano costituiti da un'unica generazione di stelle perché una volta che le stelle si sono formate, la loro radiazione spazza via il materiale vicino necessario per creare nuove stelle. Ma nell'ammasso delle anatre selvatiche, conosciuto dagli scienziati come Messier 11, o M11 – le stelle della stessa luminosità appaiono in colori diversi, suggerendo che sono di età diverse. A meno che gli scienziati non avessero perso importanti indizi sull'evoluzione stellare, doveva esserci un'altra spiegazione per la diffusione dei colori in questo accumulo di circa 2, 900 stelle.
"Gli astronomi hanno lavorato su questa domanda per decenni, " ha detto Serena Kim, un astronomo associato presso l'Osservatorio Steward dell'UA. "I cluster si formano in una o più generazioni? Il nostro studio ha risposto a questa domanda per il Wild Duck Cluster".
Beomdu Lim della Kyung Hee University ha guidato un team internazionale di astronomi che ha utilizzato il telescopio MMT, gestito congiuntamente dall'UA e dall'Osservatorio Astrofisico Smithsonian, per studiare l'ammasso. Il team ha scoperto che non sono le età delle stelle a farle apparire in una gamma di colori:è la loro rotazione.
Gli ammassi aperti contengono migliaia di stelle che gli astronomi ipotizzano formate dalle stesse gigantesche nubi di gas. Queste stelle sono di tutte le dimensioni, di breve durata, stelle blu giganti dozzine di volte più massicce del nostro sole, a nani longevi di piccola massa che bruceranno per 10 miliardi di anni o più. La luminosità e il colore di ogni stella cambiano man mano che invecchia, permettendo agli scienziati di determinarne l'età.
"Mentre una stella sta invecchiando sempre più, si illumina e diventa più rosso, " ha detto Lime.
Il telescopio MMT si trova sul monte Hopkins, 47 miglia a sud di Tucson. Quando il telescopio fu completato nel 1979, si chiamava Telescopio a specchi multipli, poiché era composto da sei specchi più piccoli. Gli specchi più piccoli sono stati sostituiti da un unico specchio di 6,5 metri nel 2000, ma il nome MMT è stato mantenuto. Credito:per gentile concessione dell'Osservatorio MMT
Gli astronomi tracciano la luminosità e il colore delle giovani stelle in una linea diagonale:da brillante, blu e massiccio in cima alla linea, fino a svenire, rosso e meno massiccio nella parte inferiore – chiamata sequenza principale.
Il punto di svolta - il punto in cui una stella invecchia e devia dalla sequenza principale - viene utilizzato per determinare l'età degli ammassi in base all'aspettativa di vita nota di ciascuna stella. Se le stelle lasciano la sequenza principale nello stesso punto, come le auto in autostrada che prendono la stessa uscita, allora le stelle dell'ammasso hanno tutte la stessa età.
Nel gruppo di anatre selvatiche, però, le stelle deviano dalla diagonale in punti diversi, come macchine che prendono diverse uscite lungo un'autostrada.
"Questo non sembra intuitivo, poiché si pensa che le stelle in un ammasso aperto come M11 appartengano alla stessa generazione, " ha detto Kim.
Lim e il suo team hanno deciso di scoprire quali proprietà stellari potrebbero potenzialmente spiegare questo schema.
Hanno girato il telescopio MMT verso l'ammasso per esaminare lo spettro dei colori delle stelle usando un Hectochelle. Lo strumento agisce come un prisma e diffonde la luce delle stelle nei suoi componenti, che gli astronomi chiamano spettro. Gli spettri sono come codici a barre, con ogni riga che identifica una sostanza chimica diversa nel trucco della star.
Hectochelle può catturare spettri dettagliati di molte stelle contemporaneamente, rendendolo uno strumento ideale per osservare ammassi come l'anatra selvatica, che consistono di migliaia di stelle.
Un grafico che confronta la luminosità (sull'asse y) con il colore (sull'asse x) di stelle di 250 milioni di anni nell'ammasso delle anatre selvatiche. I punti blu indicano le singole stelle. Le stelle più blu sono sul lato sinistro, e le stelle più rosse sono sul lato destro. La linea rossa indica il percorso attraverso questa trama che le stelle intraprendono nel corso della loro vita. Attestazione:Beomdu Lim
Come una stella ruota, un lato si sta muovendo verso la Terra e l'altro si sta allontanando. La metà della stella che ruota verso la Terra emette luce con lunghezze d'onda che sembrano schiacciate, facendo sembrare la luce più blu di quanto sarebbe se la stella non si muovesse. La metà della stella che ruota lontano dalla Terra fa sembrare le lunghezze d'onda allungate, facendo sembrare la sua luce più rossa. Questo schiacciamento e allungamento fa sì che le linee spettrali si diffondano su una gamma di lunghezze d'onda, piuttosto che puntare su uno solo.
Le stelle nell'ammasso delle anatre selvatiche, si scopre, sono sparsi nello spettro dei colori non a causa delle diverse età, ma a causa dei diversi periodi di rotazione.
"Gli effetti della rotazione sull'evoluzione stellare sono stati spesso trascurati in passato, " disse Yael Nazé, un astronomo presso l'Università di Liegi in Belgio e coautore dell'articolo.
Gli spettri hanno anche rivelato che le stelle ruotano a velocità diverse. Lim e il suo team hanno eseguito simulazioni al computer per scoprire la velocità di rotazione di ciascuna stella.
"Una stella che ruota rapidamente può rimanere nello stadio della sequenza principale più a lungo di una stella che ruota lentamente, " ha detto Lim. "Un'ampia gamma di velocità delle stelle si traduce in differenze di vita tra le stelle".
La velocità di rotazione è come una fonte di giovinezza per una stella:più veloce gira, meglio mescola l'idrogeno – il carburante della stella – nel suo nucleo. Più idrogeno riceve il nucleo, più a lungo vive la stella, facendolo apparire più rosso dei fratelli più piccoli.
Le stelle nell'ammasso appaiono in diversi colori perché la nuvola in cui sono nate le ha messe in moto che estenderebbe la vita di alcune di esse.
Sebbene non faccia parte dello studio Wild Duck Cluster, Kim ha lavorato con Lim in passato per studiare altri ammassi stellari e scoprire i misteri della formazione stellare. Le loro collaborazioni fanno parte di una crescente partnership tra l'UA e l'Istituto coreano di astronomia e scienze spaziali.
