Sono antiche, sono giganti, sono molto rosse e sono invisibili nella luce ottica. Si tratta di stelle nascoste da nubi di fumo che loro stesse rigettano all’esterno, che non erano mai state osservate prima e che per il loro comportamento sono state soprannominate vecchie fumatrici.

Sono state trovate nel cuore della Via Lattea, per la prima volta, a conclusione dell’indagine VISTA Variables in the Via lactea (VVV), che ha monitorato quasi un miliardo di astri in luce infrarossa nel corso di 10 anni. Per questo progetto è stato utilizzato il Visible and Infrared Survey Telescope (VISTA), un telescopio di costruzione britannica situato in alto sulle Ande cilene presso l’Osservatorio Cerro Paranal.

A condurre le ricerche che hanno permesso la scoperta di questo nuovo tipo di stelle, e che inizialmente si erano concentrate su tutt’altro, sono stati astronomi provenienti da Regno Unito, Cile, Corea del Sud, Brasile, Germania e Italia.

Uno studio sulle protostelle…

Dopo aver isolato centinaia di milioni di stelle variabili, i ricercatori ne hanno analizzate 222 che mostravano maggiori cambiamenti di luminosità. Hanno sfruttato il Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory per ottenere gli spettri individuali di molte di esse. Lo spettro, infatti, mostra quanta luce un oggetto emette (o riflette) a diverse lunghezze d’onda, dando un’idea molto più chiara di ciò che si sta guardando.

L’obbiettivo principale della ricerca era quello di trovare stelle appena nate, le protostelle, nel periodo in cui sono soggette a notevoli e rapide eruzioni. Queste eruzioni avvengono nel disco di materia che ruota lentamente attorno a esse, mentre si stanno ancora formando, e che può potenzialmente andare a costituire un futuro sistema planetario.

Il team ha scoperto 32 protostelle in eruzione, la cui luminosità è aumentata di almeno 40 volte e in alcuni casi di oltre 300 volte. La maggior parte delle eruzioni sono ancora in corso, cosa che ha consentito agli astronomi per la prima volta di analizzare un gran numero di questi eventi misteriosi durante tutta la loro evoluzione.

…che rivela un nuovo tipo di gigante rossa

Tuttavia, lo studio ha anche rivelato qualcosa di completamente inaspettato. C’erano 21 stelle rosse vicino al centro della Via Lattea che hanno mostrato cambiamenti ambigui di luminosità per tutta la durata dell’indagine.

Gli scienziati non erano certi se queste stelle fossero protostelle che erano in procinto di eruttare materiale, o che si stavano riprendendo da un calo di luminosità causato da un disco o guscio di polvere davanti alla stella. Oppure, se fossero stelle giganti più vecchie, che espellevano materia nelle ultime fasi della loro vita.

L’analisi degli spettri di 7 di queste stelle, confrontati con i dati di indagini precedenti, ha concluso che si trattava di un nuovo tipo di stella gigante rossa. Una stella anziana, che resta in silenzio per anni o decenni e poi emette deboli sbuffi di fumo, in un modo del tutto inaspettato. “Sembrano molto fioche e rosse per diversi anni, al punto che a volte non riusciamo a vederle affatto” ha affermato il professor Dante Minniti dell’Andrés Bello University del Cile, fondatore dell’indagine VVV.

Vecchie fumatrici che inseminano la Galassia

Queste stelle antiche che rigettano nubi di fumo si trovano concentrate nella parte più interna della Via Lattea, il cuore centrale, detto nuclear disk. Qui si trovano le stelle più ricche di elementi pesanti, cosa che dovrebbe rendere più facile la condensazione delle particelle di polvere dal gas negli strati esterni relativamente freddi delle stelle giganti rosse. Tuttavia, come ciò porti all’emissione di sbuffi di fumo denso osservati rimane attualmente un mistero.

Comprenderlo sarà di grande importanza. Infatti, la materia espulsa dalle stelle vecchie svolge un ruolo chiave nel ciclo di vita degli elementi, contribuendo a formare la prossima generazione di stelle e pianeti. Un risultato come questo potrebbe anche cambiare ciò che sappiamo sul modo in cui gli elementi sono distribuiti nello spazio. Ecco perché saranno necessarie ulteriori indagini, così da approfondire la natura di queste stelle fumatrici.

Gli articoli scientifici riguardanti questa scoperta, tutti pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sono:

• The most variable VVV sources: eruptive protostars, dipping giants in the Nuclear Disc and others, Phil Lucas et al. 2024
• Spectroscopic confirmation of high-amplitude eruptive YSOs and dipping giants from the VVV survey, Zhen Guo et al. 2024
• On the incidence of episodic accretion in Class I YSOs from VVV, Carlos Contreras Peña et al. 2024
• Multi-wavelength detection of an ongoing FUOr-type outburst on a low-mass YSO, Zhen Guo et al. 2024