Nebulosa Tarantola:in questa famosa regione di formazione stellare nella nostra galassia vicina, la Grande Nube di Magellano, molte giovani stelle sono ancora nelle loro nubi molecolari. Credito:telescopio spaziale James Webb
Nei modelli classici dell'evoluzione stellare, finora poca importanza è stata attribuita alla prima evoluzione delle stelle. Thomas Steindl del Dipartimento di Astrofisica e Fisica delle particelle dell'Università di Innsbruck mostra ora per la prima volta che la biografia delle stelle è davvero modellata dalla loro fase iniziale. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications .
Dai bambini agli adolescenti, le stelle nella loro "giovinezza" sono una grande sfida per la scienza. Il processo di formazione stellare è particolarmente complesso e difficile da mappare nei modelli teorici. Uno dei pochi modi per saperne di più sulla formazione, la struttura o l'età delle stelle è osservarne le oscillazioni. "Paragonabile all'esplorazione dell'interno della Terra con l'aiuto della sismologia, possiamo anche fare affermazioni sulla loro struttura interna e quindi anche sull'età delle stelle in base alle loro oscillazioni", afferma Konstanze Zwintz.
L'astronomo è considerato un pioniere nel campo giovanile dell'asterosismologia e dirige il gruppo di ricerca Evoluzione stellare e asterosismologia presso l'Istituto di Fisica Astro e Particellare dell'Università di Innsbruck. Lo studio delle oscillazioni stellari si è evoluto in modo significativo negli ultimi anni perché le possibilità di un'osservazione precisa attraverso telescopi nello spazio come TESS, Kepler e James Webb sono migliorate a molti livelli. Questi progressi stanno ora gettando nuova luce anche su teorie vecchie di decenni sull'evoluzione stellare.
La giovane stella al centro si trova in una nuvola molecolare ed è avvolta da un disco. Nelle prime fasi della sua vita, la stella attrae numerosi materiali, ad esempio attraverso i campi magnetici, che vengono costantemente rimescolati nella turbolenza. L'interno della giovane stella è permeato da pulsazioni. Credito:Mirjana Keser
Un nuovo modello a zero ore di stelle adulte
Le stelle sono chiamate "bambini" fintanto che non stanno ancora bruciando idrogeno in elio nei loro nuclei. In questa fase, sono nella sequenza pre-principale; dopo l'accensione, diventano adulti e passano alla sequenza principale.
"Finora la ricerca sulle stelle si è concentrata principalmente sulle stelle adulte, come il nostro sole", afferma Thomas Steindl, membro del gruppo di ricerca di Konstanze Zwintz e autore principale dello studio. "Anche se a prima vista sembra controintuitivo, finora è stata prestata poca attenzione all'evoluzione della sequenza pre-principale perché la fase è molto turbolenta e difficile da modellare. Sono solo i progressi tecnologici degli ultimi anni che ci consentono una visione più ravvicinata guarda l'infanzia delle stelle, e quindi in quel momento in cui la stella inizia a fondere l'idrogeno in elio".
La linea blu mostra l'evoluzione di una stella prima del passaggio alla sequenza principale (punto blu) secondo i modelli classici applicati a partire dagli anni '50. La linea bianca rappresenta la rappresentazione realistica risultante dal nuovo modello di Thomas Steindl:gli anni "selvaggi" della star dall'infanzia all'adolescenza, con l'evoluzione che va da destra a sinistra nell'immagine. Credito:Università di Innsbruck
Nel loro attuale studio, i due ricercatori di Innsbruck presentano ora un modello che può essere utilizzato per rappresentare realisticamente le prime fasi della vita di una stella molto prima che diventino adulti. Il modello si basa sul programma open source di evoluzione stellare MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics). Ispirato da un discorso tenuto dall'astronomo Eduard Vorobyov dell'Università di Vienna in un incontro del 2019, Thomas Steindl ha trascorso mesi a perfezionare il metodo per utilizzare questo codice di evoluzione stellare per ricreare la fase caotica della prima formazione stellare e quindi prevederne le oscillazioni specifiche.
"I nostri dati mostrano che le stelle nella sequenza pre-principale seguono un corso molto caotico nella loro evoluzione. Nonostante la sua complessità, ora possiamo usarla nel nostro nuovo modello teorico". ha detto Steindl. Pertanto, l'astronomo mostra che il modo in cui si forma la stella ha un impatto sul comportamento di oscillazione anche dopo l'accensione della fusione nucleare sulla sequenza principale:"L'infanzia ha un'influenza sulle pulsazioni successive della stella:questo suona molto semplice, ma era fortemente in dubbio. La teoria classica presuppone che il tempo prima dell'accensione sia semplicemente irrilevante. Questo non è vero:paragonabile a uno strumento musicale, anche sottili differenze nella composizione portano a cambiamenti significativi nel tono. Pertanto, i nostri modelli moderni meglio descrivi le oscillazioni nelle stelle reali."
Konstanze Zwintz says, "I was already convinced about 20 years ago, when I first saw the oscillation of a young star in front of me on the screen, that I would one day be able to prove the significance of early stellar evolution on the 'adult' star. Thanks to the great work of Thomas Steindl, we have now succeeded:Definitely a eureka moment for our research group and another milestone for a better understanding of the growth steps of stars." + Esplora ulteriormente
