Sfruttando le capacità del telescopio Gemini South da 8,1 metri in Cile, che fa parte dell'Osservatorio Internazionale Gemini gestito dal NOIRLab di NSF, gli astronomi hanno ottenuto l'immagine più nitida mai vista della stella R136a1, la stella più massiccia conosciuta nell'universo. La loro ricerca, guidata dall'astronomo di NOIRLab Venu M. Kalari, sfida la nostra comprensione delle stelle più massicce e suggerisce che potrebbero non essere così massicce come si pensava in precedenza.

Gli astronomi devono ancora comprendere appieno come si formano le stelle più massicce, quelle più di 100 volte la massa del sole. Un pezzo particolarmente impegnativo di questo puzzle è ottenere le osservazioni di questi giganti, che in genere dimorano nei cuori densamente popolati degli ammassi stellari avvolti dalla polvere. Anche le stelle giganti vivono velocemente e muoiono giovani, bruciando le loro riserve di carburante in pochi milioni di anni. In confronto, il nostro sole è a meno della metà dei suoi 10 miliardi di anni di vita. La combinazione di stelle densamente imballate, vite relativamente brevi e vaste distanze astronomiche rende la distinzione di singole stelle massicce negli ammassi una sfida tecnica scoraggiante.

Spingendo le capacità dello strumento Zorro sul telescopio Gemini South dell'International Gemini Observatory, gestito dal NOIRLab di NSF, gli astronomi hanno ottenuto l'immagine più nitida in assoluto di R136a1, la stella più massiccia conosciuta. Questa stella colossale è un membro dell'ammasso stellare R136, che si trova a circa 160.000 anni luce dalla Terra al centro della Nebulosa Tarantola nella Grande Nube di Magellano, una galassia compagna nana della Via Lattea.

Osservazioni precedenti suggerivano che R136a1 avesse una massa compresa tra 250 e 320 volte la massa del sole. Le nuove osservazioni di Zorro, tuttavia, indicano che questa stella gigante potrebbe essere solo da 170 a 230 volte la massa del sole. Anche con questa stima più bassa, R136a1 si qualifica ancora come la stella più massiccia conosciuta.

Gli astronomi sono in grado di stimare la massa di una stella confrontando la luminosità e la temperatura osservate con le previsioni teoriche. L'immagine più nitida di Zorro ha permesso all'astronomo di NOIRLab di NSF Venu M. Kalari e ai suoi colleghi di separare con maggiore precisione la luminosità di R136a1 dalle sue vicine compagne stellari, il che ha portato a una stima inferiore della sua luminosità e quindi della sua massa.

"I nostri risultati ci mostrano che la stella più massiccia che conosciamo attualmente non è così massiccia come pensavamo in precedenza", ha spiegato Kalari, autore principale dell'articolo pubblicato su The Astrophysical Journal . "Questo suggerisce che il limite superiore delle masse stellari potrebbe anche essere più piccolo di quanto si pensasse in precedenza."

Questo risultato ha anche implicazioni per l'origine di elementi più pesanti dell'elio nell'universo. Questi elementi vengono creati durante la morte catastrofica esplosiva di stelle con una massa oltre 150 volte la massa del sole in eventi che gli astronomi chiamano supernove a instabilità di coppia. Se R136a1 è meno massiccio di quanto si pensasse in precedenza, lo stesso potrebbe valere per altre stelle massicce e di conseguenza le supernove con instabilità di coppia potrebbero essere più rare del previsto.

L'ammasso stellare che ospita R136a1 è stato precedentemente osservato dagli astronomi utilizzando il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e una varietà di telescopi terrestri, ma nessuno di questi telescopi è stato in grado di ottenere immagini sufficientemente nitide da individuare tutti i singoli membri stellari dell'ammasso vicino .

Lo strumento Zorro di Gemini South è stato in grado di superare la risoluzione delle osservazioni precedenti utilizzando una tecnica nota come speckle imaging, che consente ai telescopi terrestri di superare gran parte dell'effetto sfocato dell'atmosfera terrestre. Scattando molte migliaia di immagini a breve esposizione di un oggetto luminoso ed elaborando attentamente i dati, è possibile annullare quasi tutta questa sfocatura. Questo approccio, così come l'uso dell'ottica adattiva, può aumentare notevolmente la risoluzione dei telescopi terrestri, come dimostrato dalle nuove nitide osservazioni Zorro del team di R136a1.

"Questo risultato mostra che, date le giuste condizioni, un telescopio di 8,1 metri spinto al limite può rivaleggiare non solo con il telescopio spaziale Hubble in termini di risoluzione angolare, ma anche con il telescopio spaziale James Webb", ha commentato Ricardo Salinas, un coautore di questo articolo e lo scienziato degli strumenti per Zorro. "Questa osservazione spinge il confine di ciò che è considerato possibile utilizzando l'imaging speckle."

"Abbiamo iniziato questo lavoro come osservazione esplorativa per vedere quanto bene Zorro potesse osservare questo tipo di oggetto", ha detto Kalari. "Sebbene esortiamo cautela nell'interpretazione dei nostri risultati, le nostre osservazioni indicano che le stelle più massicce potrebbero non essere così massicce come si pensava."

Zorro e il suo strumento gemello 'Alopeke sono imager identici montati rispettivamente sui telescopi Gemini South e Gemini North. I loro nomi sono le parole hawaiane e spagnole per "volpe" e rappresentano le rispettive posizioni dei telescopi su Maunakea alle Hawaii e su Cerro Pachón in Cile. Questi strumenti fanno parte del Visiting Instrument Program dell'Osservatorio Gemini, che consente la nuova scienza accogliendo strumenti innovativi e consentendo ricerche entusiasmanti. Steve B. Howell, attuale presidente del Gemini Observatory Board e ricercatore senior presso l'Ames Research Center della NASA a Mountain View, in California, è il principale investigatore di entrambi gli strumenti.

"Gemini South continua a migliorare la nostra comprensione dell'universo, trasformando l'astronomia come la conosciamo. Questa scoperta è un altro esempio delle imprese scientifiche che possiamo realizzare combinando collaborazione internazionale, infrastrutture di livello mondiale e un team stellare", ha affermato Martin Still, responsabile del programma Gemini della NSF. + Esplora ulteriormente

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