Gli scienziati che lavorano con i potenti telescopi del Centro per l'astronomia ad alta risoluzione angolare (CHARA) della Georgia State hanno completato un'indagine su un gruppo di stelle sospettate di aver divorato la maggior parte del gas dalle stelle compagne orbitanti. Queste misurazioni sensibili hanno rilevato direttamente il debole bagliore delle stelle cannibalizzate.
La nuova ricerca, guidata dal ricercatore associato post-dottorato Robert Klement, è pubblicata su The Astrophysical Journal. Il lavoro identifica nuove orbite di stelle subnane spogliate che circondano stelle massicce in rapida rotazione, portando a una nuova comprensione della traiettoria di vita delle stelle binarie vicine.
Lavorando con i colleghi del CHARA Array a Mount Wilson, in California, Klement ha puntato i telescopi ad alta potenza su un insieme di stelle della linea di emissione B relativamente vicine, o "stelle Be" in breve. Si tratta di stelle in rapida rotazione che si ritiene ospitino insoliti compagni orbitanti.
Le stelle Be si formano probabilmente in intense interazioni tra coppie di stelle vicine. Gli astronomi scoprono che molte stelle si trovano in tali coppie, una tendenza particolarmente vera per le stelle più massicce del nostro Sole. Le coppie con piccole separazioni affrontano un destino tumultuoso perché crescono di dimensioni man mano che invecchiano e possono raggiungere una dimensione simile alla loro separazione.
Quando ciò accade, il gas della stella in crescita può attraversare lo spazio tra la coppia in modo che la compagna possa nutrirsi del flusso di gas trasferito. Questo processo di cannibalizzazione finirà per spogliare la stella donatrice di massa di quasi tutto il suo gas e lascerà dietro di sé il minuscolo nucleo caldo del suo ex centro di combustione nucleare.
Gli astronomi avevano previsto che il flusso di trasferimento di massa avrebbe fatto sì che la stella compagna ruotasse su se stessa e diventasse una ruota molto veloce. Alcune delle stelle che ruotano più velocemente si trovano come stelle Be. Le stelle ruotano così velocemente che parte del loro gas viene espulso dalle zone equatoriali per formare un anello di gas orbitante.
Fino ad ora, questa fase prevista nella vita delle coppie binarie strette è sfuggita agli astronomi perché le separazioni delle stelle sono troppo piccole per essere osservate con i telescopi convenzionali e perché i cadaveri stellari spogliati sono nascosti nel bagliore delle loro compagne luminose. Tuttavia, i telescopi CHARA Array dello Stato della Georgia hanno offerto ai ricercatori i mezzi per trovare le stelle spogliate.
L'array CHARA utilizza sei telescopi sparsi sulla cima del Monte Wilson per agire come un unico enorme telescopio di 330 metri di diametro. Ciò dà agli astronomi la possibilità di separare la luce di coppie di stelle anche con spostamenti angolari molto piccoli. Klement ha utilizzato anche le fotocamere MIRC-X e MYSTIC, costruite presso l'Università del Michigan e l'Università di Exeter nel Regno Unito, che possono registrare il segnale luminoso di oggetti molto luminosi e molto deboli vicini tra loro.
I ricercatori volevano determinare se le stelle Be fossero state generate dal trasferimento di massa e ospitassero stelle orbitanti in orbita. Klement ha iniziato un programma di osservazione di due anni al CHARA e il suo lavoro ha dato rapidamente i suoi frutti. Ha scoperto la debole luce dei compagni spogliati in nove delle 37 stelle Be. Si è concentrato su sette di questi obiettivi ed è stato in grado di seguire il movimento orbitale del cadavere stellare attorno alla stella Be.
"Le orbite sono importanti perché ci permettono di determinare le masse delle coppie stellari", ha detto Klement. "Le nostre misurazioni di massa indicano che le stelle spogliate hanno perso quasi tutto. Nel caso della stella HR2142, la stella spogliata probabilmente è passata da 10 volte la massa del Sole a circa una massa solare."
Non sono state rilevate stelle spogliate attorno a ogni stella Be e i ricercatori ritengono che in alcuni di questi casi il cadavere si sia trasformato in una minuscola stella nana bianca, troppo debole per essere rilevata anche con il sistema CHARA. In altri casi, è possibile che l'interazione sia stata così intensa che le stelle si sono fuse per diventare un'unica stella in rapida rotazione.
Klement sta ora estendendo la ricerca di stelle spogliate orbitanti alle stelle Be nel cielo meridionale utilizzando il Very Large Telescope Interferometer dell'Osservatorio Europeo Australe in Cile.
Sta anche lavorando con Luqian Wang presso gli Osservatori dello Yunnan in Cina nella ricerca utilizzando il telescopio spaziale Hubble della NASA per rilevare la debole luce dei compagni spogliati. Poiché questi cadaveri sono caldi, sono relativamente più luminosi nelle lunghezze d'onda ultraviolette che possono essere osservate solo con il telescopio spaziale Hubble.
"Questa indagine sulle stelle Be - e la scoperta di nove deboli stelle compagne - dimostra davvero il potere di CHARA", ha affermato Alison Peck, direttrice del programma nella Divisione di Scienze Astronomiche della National Science Foundation, che supporta il CHARA Array. "L'utilizzo dell'eccezionale risoluzione angolare e dell'elevata gamma dinamica dell'array ci consente di rispondere a domande sulla formazione e l'evoluzione delle stelle a cui non è mai stato possibile rispondere prima."
Douglas Gies, direttore del CHARA Array, ha affermato che la ricerca ha finalmente scoperto una fase nascosta chiave nella vita di coppie stellari vicine.
"L'indagine CHARA Array sulle stelle Be ha rivelato direttamente che queste stelle sono state create attraverso una trasformazione totale dovuta al trasferimento di massa", ha detto Gies. "Ora stiamo vedendo, per la prima volta, il risultato del banchetto stellare che ha portato alle stelle spogliate."
Ulteriori informazioni: Robert Klement et al, Il programma interferometrico CHARA Array sulla molteplicità delle stelle Be classiche:nuove rilevazioni e orbite di compagni subnani spogliati, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad13ec
Informazioni sul giornale: Giornale astrofisico
Fornito dalla Georgia State University
