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Betelgeuse si è formata dalla fusione di stelle?

Betelgeuse è stata formata dalla fusione di stelle?

Betelgeuse. Gli umani moderni – o Homo Sapiens – sono in circolazione da circa 250.000 anni. Un battito di ciglia in termini cosmologici. A quanto pare, la stella Betelgeuse può avere solo la stessa età. Un nuovo studio “esplora l’idea” che Betelgeuse si sia formata da una fusione di due stelle solo poche centinaia di migliaia di anni fa.

Lo studio si intitola ” Betelgeuse è il risultato di una fusione passata? “L’autore principale è Manos Chatzopoulos, un assistente professore di fisica e astronomia presso la Louisiana State University. Lo studio è disponibile sull’archivio aperto online arXiv.org .

Betelgeuse, o Alpha Orionis, è la decima stella più luminosa del cielo. Alle latitudini settentrionali è maestosamente luminosa durante l’inverno nella costellazione di Orione. È una stella supergigante rossa e il suo colore rosso è chiaramente visibile ad occhio nudo. E stata molto discussa all’inizio di quest’anno a causa della sua mutevole luminosità, tanto che molti si sono chiesti se presto sarebbe esplosa in una supernova. Ma c’è un mistero su  Betelgeuse e sulla sua variazione di luminosità.

Betelgeuse è molto probabilmente una stella fuggita, essendo stata espulsa da Orion OB1, un gruppo di alcune dozzine di stelle giganti rosse. Si sta muovendo attraverso il mezzo interstellare (ISM) ad una velocità di circa 30 km/s. E crea un enorme shock di prua largo oltre quattro anni luce. È qui che il vento stellare di Betelgeuse si schianta contro il mezzo interstellare, l’ISM.

I ricercatori hanno quindi osservato un forte flusso del mezzo interstellare attorno alla stella che proviene da regioni che formano la stella nella Cintura di Orione con una velocità di 11 km/s. Betelgeuse attraversa questo fiume a 30 km / s, mentre emette un vento stellare a 17 km/s.

Shock di prua attorno a Betelgeuse
Shock di prua attorno a Betelgeuse

Betelgeuse ruota su se stessa molto rapidamente con una velocità di circa 5,5 km/s, basti pensare che il nostro Sole ruota con una velocità di circa 2 km / s. Ed è enorme. Se fosse al centro del nostro Sistema Solare, la sua orbita inghiottire Mercurio, Venere, Terra, Marte e forse anche Giove. Nell’introduzione al loro articolo, gli autori scrivono:

“Sosteniamo che lo scenario migliore che può spiegare sia la rapida rotazione di Betelgeuse sia la sua grande velocità osservata nello spazio interstellare  sia dovuta ad una espulsione dinamica dal suo cluster di origine alcuni milioni di anni fa e poi successivamente fusa con un’altra stella. “

Betelgeuse è una stella molto grande. Le supergiganti rosse sono le stelle più voluminose dell’Universo, avendo bruciato la maggior parte dell’idrogeno nel loro nucleo si sono espanse molto. La fisica impone che quando gli oggetti si espandono, la loro rotazione o momento angolare rallenta. Questo a volte viene chiamato effetto “pattinatore artistico”, infatti quando i pattinatori ruotano, allargando le braccia la loro rotazione rallenta.

Ma Betelgeuse ruota molto più rapidamente di quanto dovrebbe. In realtà non solo Betelgeuse gira più velocemente di quanto dovrebbe ma anche altre stelle. Gli autori scrivono: “Recenti osservazioni su massicce stelle della sequenza principale hanno mostrato che un gran numero ruota con velocità che raggiungono i 450 km/s”.

” Il satellite Keplero ha rilevato stelle nella sua fase gigante che ruotano 18 volte più velocemente del Sole. Da questo emerge un altro fatto osservativo sulle stelle: molte formano una coppie binaria. Secondo Chatzopoulos e gli altri autori dell’articolo, significa che le fusioni potrebbero svolgere un ruolo determinante nella formazione di stelle come Betelgeuse.

“Questi risultati, insieme al fatto che il 60% delle stelle massicce sono membri di sistemi stellari binari e che la maggior parte delle stelle massicce di questi sistemi a volte subiscono interazioni con la compagna o addirittura con una terza stella, sperimentando una fusione, indica l’importanza di studiare gli effetti della fusione stellare durante l’evoluzione delle proprietà rotazionali delle stelle massicce “.

Ma cosa è successo a Betelgeuse?

L’ipotesi dei ricercatori è che qualche milione di anni fa, Betelgeuse e la sua compagna binaria siano state espulse dal cluster Orion OB1. La stella primaria si ipotizza di circa 16 masse solari e quella secondaria di circa 2 o 3 masse solari.

Mentre la stella più grande lascia la sequenza principale e si evolveva nella sua fase Supergigante rossa, il suo inviluppo si espande. L’inviluppo della stella più grande si espande con valori compresi tra 200 e 300 raggi solari e la stella più grande avvolgeva la stella più piccola. Quindi la velocità della nuova stella e il suo enorme inviluppo vengono “spinti su valori che rimangono in un intervallo coerente con le osservazioni di Betelgeuse per migliaia di anni di evoluzione”.

Un'immagine dallo studio di una simulazione della fusione. Il pannello di sinistra mostra la disposizione iniziale della coppia binaria. Il pannello di destra mostra l'interruzione delle maree della stella secondaria attorno al nucleo della stella primaria. I colori mostrano diverse densità di gas. Credito di immagine: Chatzopoulos et al, 2020.
Immagine dello studio di una simulazione della fusione. A sinistra viene mostrata la disposizione iniziale della coppia binaria. A destra l’interruzione delle maree della stella secondaria attorno al nucleo della stella primaria. I colori mostrano diverse densità di gas. Credito di immagine: Chatzopoulos et al, 2020.

Dalla simulazione è interessante notare che la spirale di morte della stella secondaria avviene molto rapidamente. “In meno di 175 orbite la seconda stella entra in contatto con la prima aspirandone il nucleo di He fino a quando tale processo non si interrompe. Quest’ultima fase dura circa 5 giorni”

Betelgeuse ha anche una quantità insolitamente alta di azoto nella sua atmosfera. Secondo i ricercatori,  può essere dovuto da una possibile fusione. Mentre la stella compagna viene consumata, potrebbe emergere in superficie l’azoto dal nucleo della stella più grande.

In conclusione l’articolo sostiene che le fusioni stellari sono “una caratteristica prevalente nell’Universo” e che sono “un ragionevole canale di formazione per stelle giganti e supergiganti in rapida rotazione. Anche se non va escluso uno scenario completamente diverso nel quale la progenitrice di Betelgeuse è stata sbalzata dalla nube di esplosione di una supernova compagna.”

 

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