L'impressione di questo artista di diverse stelle di massa; dalle più piccole “nane rosse”, con un peso di circa 0,1 masse solari, a massicce stelle "blu" che pesano da 10 a 100 masse solari. Mentre le nane rosse sono le stelle più abbondanti nell'Universo, sono le massicce stelle blu che contribuiscono maggiormente all'evoluzione degli ammassi stellari e delle galassie. Credito:ESO/M. Kornmesser
Le stelle massicce sono quelle più grandi di circa 10 volte la massa del sole e nascono molto meno spesso delle loro controparti di piccola massa. Però, contribuiscono maggiormente all'evoluzione degli ammassi stellari e delle galassie. Le stelle massicce sono i precursori di molti fenomeni vividi ed energetici nell'universo, compreso l'arricchimento dell'ambiente circostante in esplosioni di supernova e l'alterazione della dinamica dei loro sistemi.
Lo strumento migliore per studiare le stelle massicce sono i codici di evoluzione stellare dettagliati:programmi per computer che calcolano sia la struttura interna che l'evoluzione di queste stelle. Sfortunatamente, i codici dettagliati sono costosi dal punto di vista computazionale e richiedono molto tempo:possono essere necessarie diverse ore per calcolare l'evoluzione di una sola stella. Per questa ragione, non è pratico utilizzare questi codici per modellare stelle in sistemi complessi come ammassi globulari, che può contenere milioni di stelle interagenti.
Per affrontare questo problema, un team di scienziati guidato dall'ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) ha sviluppato un codice di evoluzione stellare chiamato METHOD of Interpolation for Single Star Evolution (METISSE). L'interpolazione è un metodo per stimare una quantità basata su valori vicini, come stimare le dimensioni di una stella in base alle dimensioni di stelle con masse simili. Tramite interpolazione, METISSE calcola rapidamente le proprietà di una stella in qualsiasi istante utilizzando modelli stellari selezionati calcolati con codici di evoluzione stellare dettagliati.
fulmineo, METISSE può evolvere 10, 000 stelle in meno di tre minuti. Più importante, può utilizzare insiemi di modelli stellari per prevedere le proprietà delle stelle:questo è estremamente importante per le stelle massicce. Le stelle massicce sono rare, e le loro vite complesse e brevi rendono difficile il calcolo delle loro proprietà. Di conseguenza, codici di evoluzione stellare dettagliati spesso devono fare ipotesi durante il calcolo dell'evoluzione di queste stelle. Le differenze nelle ipotesi utilizzate dai diversi codici di evoluzione stellare possono avere un impatto significativo sulle loro previsioni sulla vita e le proprietà delle stelle massicce.
Questa illustrazione mostra come una stella massiccia fonde elementi sempre più pesanti fino a esplodere come una supernova e diffondere quegli elementi nello spazio. Credito:NASA, ESA, e L. Hustak (STScI)
Nel loro studio pubblicato di recente, i ricercatori di OzGrav hanno utilizzato METISSE con due serie di modelli stellari all'avanguardia:uno calcolato dai moduli per esperimenti in astrofisica stellare (MESA), e l'altro dal Codice Evolutivo di Bonn (BEC).
Poojan Agrawal, Ricercatore di OzGrav e autore principale dello studio, spiega:"Abbiamo interpolato stelle che erano tra nove e 100 volte la massa del sole e confrontato le previsioni per il destino finale di queste stelle. Per la maggior parte delle stelle massicce nel nostro set, abbiamo scoperto che le masse dei resti stellari (stelle di neutroni o buchi neri) possono variare fino a 20 volte la massa del nostro sole".
Quando i resti stellari si fondono, creano onde gravitazionali, increspature nello spazio e nel tempo, che gli scienziati possono rilevare. Perciò, i risultati di questo studio avranno un enorme impatto sulle previsioni future nell'astronomia delle onde gravitazionali.
Agrawal aggiunge:"METISSE è solo il primo passo per scoprire il ruolo che le stelle massicce giocano nei sistemi stellari come gli ammassi stellari, e già, i risultati sono molto entusiasmanti".
