Rappresentazione artistica della stella supergigante rossa Betelgeuse rivelata dal Very Large Telescope dell'ESO. Mostra una superficie bollente e materiale sparso dalla stella mentre invecchia. Credito:ESO/L.Calçada
Fare una mappa 3D della nostra galassia sarebbe più facile se alcune stelle si comportassero abbastanza a lungo da permetterci di calcolare le distanze da esse. Tuttavia, le supergiganti rosse sono i bambini vivaci sul blocco quando si tratta di definire le loro posizioni esatte. Questo perché sembrano ballare, il che rende difficile individuare il loro posto nello spazio. Quell'oscillazione è una caratteristica, non un bug, di queste enormi vecchie stelle, e gli scienziati vogliono capire perché.
Quindi, come con altri oggetti difficili nella galassia, gli astronomi si sono rivolti a modelli computerizzati per capire perché. Inoltre, stanno usando le misurazioni della posizione della missione Gaia per capire perché le supergiganti rosse sembrano ballare.
Capire le supergiganti rosse
La popolazione delle supergiganti rosse ha diverse caratteristiche comuni. Queste sono stelle almeno otto volte la massa del sole:sono enormi. Uno tipico è almeno da 700 a 1.000 volte il diametro solare. A 3500 K, sono molto più fredde della nostra stella di circa 6000 K, sebbene misurare quelle temperature sia difficile. Sono super luminosi nella luce infrarossa, ma più deboli nella luce visibile rispetto alle altre stelle. Variano anche nella loro luminosità, che (per alcuni di loro) può essere correlata a quel movimento di danza. Ne parleremo tra poco.
Se il sole fosse una supergigante rossa, la Terra non ci sarebbe. Questo perché l'atmosfera della stella avrebbe raggiunto Marte e inghiottito il nostro pianeta. Gli esempi più noti di questi colossi stellari sono Betelgeuse e Antares. Le supergiganti rosse esistono in tutta la galassia. Ce n'è una popolazione che puoi vedere di notte in un vicino ammasso chiamato Chi Persei. Fa parte del noto doppio cluster.
La struttura delle supergiganti rosse
Quindi, abbiamo questa popolazione di stelle che non si comportano come previsto e non si prestano a misurazioni facili. Perché? Si sono espansi così tanto che finiscono per avere una gravità superficiale molto bassa. Per questo motivo, le loro celle convettive (le strutture che trasportano il calore dall'interno alla superficie) diventano piuttosto grandi. Una cella copre fino al 20-30% del raggio della stella. Questo in realtà "interrompe" la luminosità della stella.
La convezione non solo sposta il calore dall'interno verso l'esterno, ma aiuta anche la stella a espellere il materiale nello spazio vicino. E non stiamo nemmeno parlando di piccole bolle di gas e plasma. Una supergigante rossa può inviare nello spazio un miliardo di volte più massa del Sole. Tutta quell'azione fa apparire la stella schiumosa e come se la sua superficie stesse bollendo all'impazzata. In sostanza, fa sembrare la posizione della stella danzare nel cielo.
Supergiganti rosse nel grande schema delle cose
Il materiale supergigante rosso entra a far parte dell'"inventario" chimico delle galassie. Gli elementi che queste stelle creano diventano nuove stelle e mondi. Quindi, aiuta a capire bene come queste stelle perdono massa nel corso della loro vita. Fa tutto parte della comprensione dell'evoluzione stellare nella Via Lattea e del suo impatto sull'ambiente cosmico. Ecco perché gli astronomi vogliono tracciare la massa totale che queste stelle che invecchiano soffiano nello spazio. Misurano anche la velocità del vento stellare e calcolano la geometria della nuvola di "roba stellare" che avvolge una supergigante rossa.
Ora, cosa c'entra questo con l'azione di ballo? Bene, l'ebollizione delle celle di convezione e l'accumulo di un guscio di materiale attorno alla stella si aggiungono alla sua variabilità. Cioè, influisce sulla sua luminosità nel tempo.
Un modo che gli astronomi usano per determinare la posizione esatta di una stella è usare il suo "centro fotografico". Quello è il centro di luce della stella. Se la stella varia in luminosità (per qualsiasi motivo), il fotocentro si sposta. Non corrisponderà al baricentro. (Questo è il centro di gravità comune tra la stella e il resto del suo sistema. È un componente nelle misurazioni della distanza.) In sostanza, il fotocentro varia al variare della luminosità della stella. In combinazione con l'azione delle enormi celle di convezione, la stella sembra danzare nello spazio.
Il ballo cambia la stima della distanza
Il "problema di posizione" della supergigante rossa ha attirato Andrea Chiavassa (Laboratoire Lagrange, Exzellenzcluster ORIGINS e Max Planck Institute for Astrophysics). Lei, l'astronomo Rolf Kudritzki (Munich University of Observatory and the Institute of Hawai'i) e un team scientifico hanno creato simulazioni delle superfici bollenti e della variabilità della luminosità della supergigante rossa.
"Le mappe sintetiche mostrano superfici estremamente irregolari, dove le strutture più grandi si evolvono su scale temporali di mesi o addirittura anni, mentre le strutture più piccole si evolvono nel corso di diverse settimane", ha affermato Chiavassa. "Ciò significa che la posizione della stella dovrebbe cambiare in funzione del tempo."
Nella loro Astronomia e Astrofisica studio, il team ha confrontato il loro modello con le stelle di Chi Persei. Quell'ammasso è stato misurato dal satellite Gaia, quindi le posizioni della maggior parte delle sue stelle sono molto precise. Bene, tutte tranne le supergiganti rosse. "Abbiamo scoperto che le incertezze di posizione delle supergiganti rosse sono molto maggiori rispetto ad altre stelle. Ciò conferma che le loro strutture superficiali cambiano drasticamente nel tempo, come previsto dai nostri calcoli", ha spiegato Kudritzki.
Questo cambiamento nella posizione osservabile fornisce una soluzione per comprendere le posizioni mutevoli delle supergiganti rosse. Ciò, a sua volta, presenta difficoltà nel misurare le distanze esatte di molte di queste stelle. Il modello attuale fornisce anche indizi sull'evoluzione di questi oggetti. Ma sapere cosa sta facendo ballare le stelle offre un percorso verso una soluzione quando si calcolano le loro distanze. I modelli futuri aiuteranno gli astronomi a perfezionare queste distanze e forniranno maggiori informazioni su ciò che sta accadendo a queste stelle mentre invecchiano. + Esplora ulteriormente
