Le nebulose planetarie sono un affascinante fenomeno astronomico, anche se il nome è un po 'fuorviante. Invece di essere associati ai pianeti, questi gusci luminosi di gas e polvere si formano quando le stelle entrano nelle fasi finali della loro durata di vita e gettano via i loro strati esterni. In molti casi, questo processo e la successiva struttura della nebulosa sono il risultato dell'interazione della stella con una stella compagna vicina.
Di recente, mentre esaminava la nebulosa planetaria M3-1, un team internazionale di astronomi ha notato qualcosa di piuttosto interessante. Dopo aver osservato la stella centrale della nebulosa, che in realtà è un sistema binario, hanno notato che la coppia aveva un periodo orbitale incredibilmente breve - cioè le stelle orbitano l'una attorno all'altra una volta ogni 3 ore e 5 minuti. Sulla base di questo comportamento, è probabile che la coppia si fonda e scateni un'esplosione di nova.
Il team, guidato da David Jones dell'Instituto Astrofisica de Canarias e l'Universidad de La Laguna, ha riferito i loro risultati in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society: Lettere. Il team comprendeva altri membri (IAC) nonché l'Osservatorio europeo meridionale (ESO), il Centro astronomico Nicolaus Copernicus (CAMK), l'Osservatorio astronomico sudafricano (SAAO) e l'Osservatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN).
Per motivi di studio, il team ha fatto affidamento sul New Technology Telescope (ESO-NTT) dell'ESO, situato presso l'Osservatorio di La Silla in Cile, per esaminare M3-1 per un periodo di diversi anni. Questa nebulosa planetaria si trova nella costellazione del Canis Major, a circa 14.000 anni luce dalla Terra. Nel processo, il team ha scoperto e studiato le stelle binarie al centro della nebulosa.
Come Brent Miszalski - un ricercatore del Grande Telescopio sudafricano e coautore dello studio - ha indicato in un recente comunicato stampa della Royal Astronomical Society, questa scoperta ha confermato ciò che molti astronomi già sospettavano. "Sapevamo che M3-1 doveva ospitare una stella binaria", ha detto, "quindi abbiamo deciso di acquisire le osservazioni necessarie per dimostrarlo e mettere in relazione le proprietà della nebulosa con l'evoluzione della stella o delle stelle che l'hanno formata."
Per qualche tempo, M3-1 è stato considerato un candidato solido per una stella centrale binaria in base alla sua struttura (che presenta getti e filamenti prominenti che sono indicativi di interazioni binarie). Tuttavia, poiché le stelle sono così vicine tra loro, non possono essere risolte separatamente dal suolo. Di conseguenza, gli scienziati hanno dedotto la presenza di una seconda stella dalla variazione della loro luminosità combinata.
La causa più ovvia di queste variazioni sarebbe come le stelle si eclissano periodicamente a vicenda, il che produrrebbe un marcato calo di luminosità. Come ha spiegato Henri Boffin - un ricercatore dell'ESO in Germania -:
“Quando abbiamo iniziato le osservazioni, è stato subito chiaro che il sistema era binario. Abbiamo visto che la stella apparentemente singola al centro della nebulosa stava rapidamente cambiando luminosità e sapevamo che ciò doveva essere dovuto alla presenza di una stella compagna. "
Tuttavia, il team è stato sorpreso di scoprire che la coppia ha avuto uno dei periodi orbitali più brevi (3 ore e 5 minuti) di tutte le stelle binarie scoperte all'interno di una nebulosa fino ad oggi. Hanno inoltre concluso che le stelle sono così vicine da essere praticamente toccanti. Di conseguenza, è probabile che i due subiscano un'eruzione nova in futuro, in cui il materiale viene trasferito da una stella all'altra, creando una massa critica che provoca una violenta esplosione termonucleare.
Come Paulina Sowicka, una dottoranda presso il Centro astronomico Nicolas Copernicus in Polonia, ha indicato:
“Dopo le varie campagne di osservazione in Cile, avevamo abbastanza dati per iniziare a capire le proprietà delle due stelle: masse, temperature e raggi. È stata una vera sorpresa che le due stelle fossero così vicine tra loro e così grandi da quasi toccarsi. Un'esplosione di nova potrebbe aver luogo tra poche migliaia di anni. "
Quando le due stelle si fondono e scatenano un'esplosione di nova, il sistema aumenterà di luminosità fino a un milione di volte, il che illuminerà considerevolmente la nebulosa circostante e creerà un incredibile spettacolo di luci. Inoltre, il rilevamento di questa coppia binaria è anche incompatibile con il pensiero convenzionale su come le stelle binarie si evolvono all'interno di una nebulosa planetaria.
In precedenza, gli astronomi avevano lavorato sul presupposto che le stelle binarie siano ben separate dopo la formazione di una nebulosa planetaria. Fondamentalmente, si pensava che non sarebbe stato fino a quando i gas della nebulosa non si fossero espansi e dissipati (al punto che non era più visibile) che una coppia binaria potesse ricominciare a interagire, portando a una fusione e un'esplosione della nova.
Ma con quest'ultima osservazione, quella teoria potrebbe essere messa in discussione. Questo studio è anche sostenuto da una simile esplosione della nova (nota come Nova Vul 2007) che è stata osservata all'interno di una nebulosa planetaria nel 2007. Come ha spiegato Jone:
“L'evento del 2007 è stato particolarmente difficile da spiegare. Quando le due stelle sono abbastanza vicine per una nova, il materiale nella nebulosa planetaria dovrebbe essersi espanso e dissipato a tal punto da non essere più visibile. Nelle stelle centrali dell'M3-1, abbiamo trovato un altro candidato per un'eruzione nova simile in un futuro relativamente prossimo ".
Guardando al futuro, il team spera di condurre ulteriori studi su M3-1 e altre nebulose simili. Queste osservazioni potrebbero fornire agli astronomi una visione più ampia dei processi fisici e delle origini di alcuni dei fenomeni più potenti dell'Universo. Questi includono variabili cataclismiche (in cui una stella sottragga materiale da un'altra) novae e forse anche supernovae.
