La maggior parte delle stelle della Via Lattea - come il nostro Sole - si muovono in orbite quasi circolari di milioni di anni senza essere disturbate dal buco nero super massiccio (SMBH) nel mezzo della galassia. Ma alla Via Lattea le stelle centrali possono mostrare movimenti insolitamente frenetici e altamente eccentrici. Quelli più vicini all'SMBH trascorrono la maggior parte del loro tempo vicino ad afelio, ben lontano dal suo orizzonte degli eventi. Ma l'impietosa presa gravitazionale dell'SMBH li attira presto verso il perielio. Mentre queste stelle perdono piede nel pozzo gravitazionale dell'SMBH, accelerano rapidamente, sfuggendo alla dissoluzione totale a causa del loro momento angolare orbitale estremamente elevato.
Tali "S-star" sono state identificate per la prima volta da due team indipendenti di astronomi (uno guidato da Reinhard Genzel al Max Planck Institute di Garching, Germania, e l'altro da Andrea Ghez all'UCLA) nel 2002. A causa delle elevate concentrazioni di gas e polvere che avvolge il nucleo galattico, i team hanno dovuto rilevare queste fonti altamente mobili usando la luce infrarossa. Cercando cambiamenti negli spettri delle stelle e determinando la velocità con cui si muovevano in relazione ad altri oggetti, si potevano ottenere orbite precise. Nei tre anni successivi alla loro scoperta, una stella a S (S2) ha quasi finito un'orbita completa dell'SMBH della Via Lattea.
Ma c'è qualcosa di molto singolare nelle S-star. Sulla base degli attuali modelli di evoluzione stellare, queste stelle dovrebbero essere molto vecchie, ma in qualche modo sono riuscite a conservare tutte le caratteristiche della giovinezza.
Gli astronomi teorici Melvyn Davies dell'Osservatorio di Lund, Svezia e Andrew King dell'Università di Leicester, Regno Unito hanno una risposta: “La nostra immagine spiega simultaneamente perché le stelle a S hanno orbite strettamente legate e l'esaurimento osservato dei giganti rossi nel centro stesso della galassia. " La maggior parte delle stelle viste intorno a noi (fuori dalla Via Lattea) hanno cicli di vita ben compresi. Queste stelle passano attraverso una "sequenza principale" di sviluppo - originando come grandi corpi a bassa temperatura con fornaci di fusione centrali fumanti e finendo come piccoli nani bianchi che irradiano "calore" come luce visibile mentre si rilassano tranquillamente nel crepuscolo della loro carriera celeste.
Il destino di una stella è determinato principalmente dalla sua massa. Le stelle enormi (fino a 150 soli) vivono vite molto veloci e sopravvivono per soli cinquantamila anni. Durante la loro giovinezza, queste stelle esultano come brillanti giganti blu con temperature superficiali fino a 30.000 gradi C. Nel frattempo stelle più modeste come il Sole vivono molto più a lungo, brillando temperatamente per 5-15 miliardi di anni a temperature superficiali più basse (5.000 - 10.000 gradi C). All'interno di tutte le stelle i forni nucleari forniscono l'energia necessaria per creare luce visibile. Quando una stella matura, la sua fornace nucleare cresce in superficie e emette sempre più radiazioni. A un certo punto la pressione della radiazione centrale diventa così intensa che l'atmosfera esterna della stella si gonfia molte volte. Questo involucro gassoso a bassa temperatura diffuso dice agli astronomi che una stella ha un'età avanzata e si sta avvicinando alla fine del suo ciclo di vita.
Ma non esistono tali "giganti rossi" tra le S-star della Via Lattea Centrale.
Tutte le stelle sono nate in gruppi e formano associazioni. Ciò dovrebbe includere S-star vicino a SMBH. Gli ammassi stellari precipitano come un gruppo di grandi regioni di polvere nebulare e gas primordiale. Sebbene le stelle dei grappoli siano legate insieme gravitazionalmente, le forze di marea dal centro della galassia possono distruggerle per milioni di anni. Le singole stelle all'interno di tali ammassi si muovono quindi a spirale verso l'interno verso il centro della galassia. Quando ciò accade, queste stelle dovrebbero invecchiare per diventare “stelle nelle stelle” - nuclei stellari blu altamente radiosi avvolti da buste giganti rosse gassose enormemente gonfie. Nel loro articolo "Le stelle del centro galattico" (pubblicato il 21 marzo 2005) gli autori continuano dicendo: "L'orbita di stelle a S in una regione in cui le forze di marea del buco nero super massiccio impediscono la formazione di stelle".
Secondo l'attuale pensiero astronomico, anche le stelle a S dovrebbero formarsi in ammassi, e questi ammassi devono originarsi ben lontano dalle forze di marea vicino al nucleo della galassia. Naturalmente è possibile che le S-star abbiano un ciclo di nascita diverso dalle altre stelle. Un'idea esplorata dai teorici è che le stelle S centrali si formano a seguito di recenti collisioni tra dense nuvole molecolari vicino alla Via Lattea Centrale. Un'altra idea è che potrebbero essere spinti fuori dal disco di accrescimento che circonda lo stesso SMBH. Per tenere conto della loro luminosità e delle alte temperature (30K gradi C), le stelle S devono avere masse intermedie (~ 10 solari) e vivere cicli di vita relativamente brevi (~ 10 Myrs). A causa di questi vincoli, le stelle S centrali devono essere tutte relativamente giovani e quelle nuove devono formarsi costantemente.
“Un'immagine alternativa plausibile è che le stelle a S derivano dall'affondamento di enormi ammassi stellari verso il buco nero per attrito dinamico. Tuttavia, le maree interrompono tali cluster a distanze molto più lontane rispetto alla regione delle stelle a S osservate. Per fornire le S-stelle richiede la dispersione in orbite quasi radiali mediante interazioni gravitazionali con altre stelle. Tuttavia, questo processo si verifica su una scala temporale che supererebbe considerevolmente la durata della sequenza principale di tali stelle delle temperature osservate. " scrive la coppia.
In effetti, le stelle S centrali devono essere molto giovani e consegnate nella regione della SMBH con un meccanismo sconosciuto, oppure devono essere molto più vecchie del pensiero e in qualche modo rese “giovani” interagendo con il buco nero e i suoi dintorni immediati. Potrebbe esserci una "fontana della giovinezza stellare" al centro della Galassia della Via Lattea?
"Stripping stars risolve il problema della nascita", afferma gli autori. "... le uniche stelle potenzialmente identificabili come giganti rossi del Centro Galattico perdono le loro buste e si trasformano invece in stelle a S". Le stelle S centrali hanno attraversato un processo di nascita e maturazione a grappolo simile al nostro Sole. Poiché possono essere meno massicci di quanto si pensasse (~ 1-4 masse solari), hanno avuto più tempo per muoversi verso il nucleo.
Spinti verso l'interno dalla dispersione gravitazionale da stelle più massicce, questi giganti rossi invecchiati ricevono un "lifting" cosmico - mentre le forze di marea del buco nero rimuovono i loro sudari per unire altri gas che alimentano lo stesso SMBH. A causa di una longevità maggiore di una volta, queste stelle di massa inferiore hanno avuto molto tempo per arrivare al nucleo galattico da ammassi più distanti. Il fatto che abbiano perso i sudari spiega la loro brillantezza relativa, le alte temperature e l'apparente giovinezza.
Il nostro Sole ha un simile futuro prima?
Secondo Melvyn Davies, "No, il sole non subirà lo stesso destino. Siamo troppo lontani dal centro galattico. Siamo a circa 30000 anni luce dal buco nero; le stelle che si sono sparpagliate sono venute da molto più vicino, certamente non oltre 3000 anni luce circa. ” Il professor Andrew King aggiunge: “Il Sole non ha compagni intimi che possano disturbare la sua normale evoluzione. Quindi alla fine diventerà un gigante rosso e si evolverà in una nana bianca ordinaria. "
Bene, sembrerebbe che non ci sia fonte di giovinezza nel centro della galassia per Sol dopo tutto.
Scritto da Jeff Barbour
