All'interno della costellazione del Cigno, una stella anziana e il suo enorme compagno stanno facendo un ultimo evviva, emettendo massa a una velocità incredibile prima che esplodano come supernovae e collassino in un buco nero.

Ora, i ricercatori, tra cui la recente laureata all'Embry-Riddle Aeronautical University, Laura M. Lee, hanno mappato l'orbita dell'anziana stella attorno al suo partner sovradimensionato e altrettanto antico. In una prima scientifica, hanno anche determinato la massa dinamica di entrambe le stelle che compongono un sistema binario chiamato Wolf-Rayet 133.

I risultati della squadra, pubblicato il 9 febbraio 2021 entro Lettere per riviste astrofisiche , segnare la prima orbita osservata visivamente di un raro tipo di stella chiamata stella Wolf-Rayet (WN) ricca di azoto. La stella del WN in questione è la metà del duo di danza stellato nel binario WR 133.

La stella WN piroetta intorno alla sua stella partner, un supergigante O9, ogni 112,8 giorni, un'orbita relativamente breve, indicando che le due stelle sono vicine tra loro, ricercatori hanno riferito. La stella WN ha 9,3 volte più massa del nostro Sole, mentre il supergigante O9 è ben 22,6 volte più massiccio, la squadra ha trovato.

Immaginare l'Universo Primordiale

La ricerca apre una nuova finestra sul lontano passato, quando le stelle ei pianeti cominciavano a formarsi.

Stelle tipo Wolf-Rayet, così chiamati per gli astronomi che li scoprirono nel 1867, sono stelle massicce vicine alla fine della loro vita, ha detto il mentore della facoltà di Lee, il dottor Noel Richardson, assistente professore di Fisica e Astronomia presso Embry-Riddle. sono molto caldi, un milione di volte più luminoso del Sole, e i venti stellari hanno strappato i loro involucri di idrogeno. Ciò ha reso difficile misurare la loro massa, un passo fondamentale verso la modellazione dell'evoluzione delle stelle, fino ad ora.

Poiché la coppia di stelle nel binario WR 133 è strettamente accoppiata, probabilmente hanno scambiato massa, Richardson ha notato. "Nell'universo primordiale, pensiamo che la maggior parte delle stelle fosse molto, molto massicci e probabilmente sono esplosi presto, " Egli ha detto.

"Quando questi tipi di stelle binarie sono abbastanza vicini, possono trasferire massa l'uno all'altro, forse sollevando polvere spaziale, che è necessario per la formazione di stelle e pianeti. Se non sono abbastanza vicini da trasferire massa, stanno ancora sollevando un vento enorme che spara materiale nel cosmo, e questo può anche permettere la formazione di stelle e pianeti. Questo è il motivo per cui vogliamo saperne di più su questo raro tipo di stella".

Lee era ancora una studentessa della Embry-Riddle quando Richardson la invitò a risolvere un intrigante enigma di astronomia, come parte del suo progetto senior capstone. Richardson stava analizzando i dati dell'array CHARA, una raccolta di sei telescopi posizionati sul Monte Wilson in California. La matrice, gestito dal Centro per l'astronomia ad alta risoluzione angolare della Georgia State University, potrebbe cogliere dettagli celesti più piccoli delle dimensioni angolari di una monetina a New York dai telescopi vicino a Los Angeles, California.

Il compito specifico di Lee era quello di dare un senso a circa 100 spettri, grafici simili a codici a barre che rivelano quanta luce emette una stella. Per comprendere meglio gli spettri del WR 133, fornito da Grant M. Hill dell'Osservatorio Keck alle Hawaii, Lee ha utilizzato un codice informatico che ha permesso al team di misurare il movimento delle due stelle. "Queste misurazioni sono un passaggio necessario perché ci dicono come le stelle si muovono avanti e indietro da noi, mentre le misurazioni CHARA ci dicevano come si muovono nel cielo, " ha spiegato Richardson. "La combinazione ci dà la capacità di vedere un'orbita tridimensionale, che poi ci dice le masse."

Al tempo, Lee era concentrata sul conseguimento della sua laurea in Embry-Riddle. "Non mi rendevo davvero conto di quanto fosse grande l'impatto che stavamo avendo in questo campo, " ha detto Lee, un membro della fisica Sigma Pi Sigma onora la società che ora ha una laurea in astronomia con un minore in matematica. "Era piuttosto eccitante far parte del progetto, soprattutto come studente universitario."

"Un marmo blu nello spazio"

All'Osservatorio e planetario di Armagh nell'Irlanda del Nord, una delle tante istituzioni coinvolte nel progetto, Andreas AC Sander ha affermato che i risultati del team sono stati in qualche modo sorprendenti e spingeranno i ricercatori a ripensare alle ipotesi chiave. "I risultati sono molto interessanti in quanto producono una massa inferiore a quella prevista per una stella del genere, " ha notato Sandro.

"Anche se questo potrebbe sembrare un dettaglio, cambierà la nostra percezione dei buchi neri risultanti dal collasso delle stelle Wolf-Rayet, un ingrediente cruciale nel contesto astrofisico degli eventi di onde gravitazionali."

Gail Schaefer del CHARA Array ha osservato che le osservazioni di Richardson utilizzando i telescopi della Georgia State University (GSU) sul Monte Wilson, rese possibili attraverso un programma ad accesso aperto presso la struttura, "contribuiranno a migliorare la nostra comprensione di come le interazioni binarie influiscano sull'evoluzione di questi stelle massicce".

L'astronomo Jason Aufdenberg di Embry-Riddle, che ha utilizzato anche l'array CHARA, ha detto che "il tipo di lavoro che sta facendo Noel, stabilire orbite, è molto importante perché possono ottenere le masse di queste cose. Sapendo di queste stelle molto calde, quanti ce ne fossero e la loro luminosità fa tutto parte della comprensione di cosa è successo nel nostro universo dopo il Big Bang".

Ora, all'inizio della sua carriera, Lee ha detto che spera di continuare a imparare ed essere stupita dal nostro universo. "Siamo su una biglia blu fluttuante nello spazio, " ha detto. "È importante saperne di più sulle complessità dell'universo che ci circonda. Gli esseri umani sono nati per imparare. Ogni conoscenza che possiamo acquisire è un dono".