Quando due stelle si scontrano e si fondono, l’evento genera una luminosità intensa e temporanea, un’esplosione chiamata nova rossa luminosa (LRN, Luminous Red Nova). Questo tipo di fenomeno è noto agli astronomi da anni, ma finora non era chiaro che cosa rimanesse dopo l’esplosione. Un nuovo studio guidato da tre ricercatori INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) dell’Osservatorio Astronomico di Padova, ha ora trovato la risposta: una stella molto grande, simile a una supergigante rossa, circondata da polveri ricche di carbonio.
Il risultato arriva dall’analisi di due eventi avvenuti in galassie esterne alla Via Lattea, osservati nel tempo con i telescopi spaziali Hubble, Spitzer e, più di recente, il James Webb. Grazie alle sue capacità di osservazione nell’infrarosso, il Webb ha permesso di guardare oltre le nubi di polvere che si sono formate dopo l’esplosione, rivelando per la prima volta il tipo di stella che si forma dopo la fusione.
I due oggetti analizzati, AT 2011kp e AT 1997bs, sono stati osservati rispettivamente 12 e 27 anni dopo l’evento. In entrambi i casi, il residuo visibile è una stella fredda e gigantesca. Attorno ad essa, una nube di polvere contenente per lo più composti del carbonio, materiale che potrebbe, in futuro, contribuire alla nascita di nuovi sistemi planetari.
Dalla fusione di due stelle…
Le LRN sono eventi rari ma affascinanti. Sono eventi rapidi che si verificano quando due stelle orbitano così vicine da entrare in contatto e fondersi. Il processo rilascia una grande quantità di energia e genera un lampo di luce visibile anche a milioni di anni luce di distanza (un fenomeno detto transiente). A differenza delle supernovae, che distruggono la stella coinvolta, le LRN lasciano invece dietro di sé una nuova stella, nata dalla fusione delle due originarie.
Durante l’esplosione, molto materiale viene espulso nello spazio. Questo rende difficile vedere il cuore del fenomeno nei mesi successivi all’evento. Serve tempo, e serve soprattutto osservare nell’infrarosso, per guardare al di là della polvere. È qui che entra in gioco il James Webb, in grado di distinguere singoli oggetti in galassie lontane e rilevare la luce infrarossa con precisione.
Il lavoro del team INAF ha richiesto un’analisi lunga e dettagliata: prima sono stati selezionati nove eventi potenzialmente interessanti, poi si è cercato di identificarli negli archivi dei telescopi. Per il Webb, sono state utilizzate osservazioni del 2023 e del 2024 nel vicino e medio infrarosso.
… alla gigantesca stella risultante
Solo due degli eventi analizzati hanno mostrato un residuo visibile e ben distinguibile, che ha permesso di raccontare per intero la loro evoluzione: dalla fusione fino alla comparsa della nuova stella. Andrea Reguitti, primo autore dell’articolo, ha affermato:
Normalmente non possiamo assistere all’evoluzione di un sistema che avviene in milioni di anni, ma queste coppie di stelle stanno vivendo gli ultimi istanti prima dello scontro, che invece avviene in tempi molto più rapidi. Il transiente che ne consegue ha tempi evolutivi comparabili con quelli di una supernova, ovvero di alcuni mesi.
Il team ha osservato per la prima volta che due stelle che si fondono diventano un oggetto davvero grande, con un raggio centinaia di volte quello del Sole, ma allo stesso tempo freddo, con una temperatura superficiale di appena 3500-4000 K (per confronto, quella superficiale del Sole è di quasi 6000 K). Un oggetto molto simile a una supergigante rossa.
Andrea Pastorello, ricercatore a Padova e co-autore dell’articolo, ha spiegato che non si aspettavano di trovare questo tipo di oggetti come risultato della fusione. “Ci si sarebbe aspettato, piuttosto, che il sistema, passando da due stelle di una certa massa a una singola con una massa quasi pari alla somma delle due (al netto del materiale espulso dallo scontro), si sarebbe stabilizzato su una sorgente più calda e compatta” ha affermato.
Un’altra importante fonte di polvere cosmica
Oltre a rivelare la natura dell’oggetto stellare nato dalla fusione, lo studio ha permesso di analizzare anche la polvere che circonda questi sistemi. È un dettaglio importante, perché la polvere cosmica rappresenta uno degli ingredienti fondamentali per la formazione di stelle e pianeti. In questo caso, si tratta soprattutto di composti del carbonio, come grafite o carbonio amorfo, un tipo di polvere diverso da quella ricca di silicati tipica di altri ambienti stellari.
Ogni evento analizzato ha prodotto circa 300 masse terrestri di polvere, ovvero un millesimo della massa del Sole. Non è una quantità enorme se confrontata con quella generata dalle supernovae, ma le LRN sono molto più frequenti e quindi, nel tempo, il loro contributo diventa significativo. Secondo gli autori, potrebbero giocare un ruolo paragonabile a quello delle supernovae nella distribuzione del carbonio nello spazio.
Questa polvere, una volta dispersa, finisce in nubi interstellari che possono, nel corso di milioni di anni, dar vita a nuovi sistemi stellari. È un ciclo cosmico in cui la morte (o meglio, la trasformazione) di un sistema di due stelle può alimentare la nascita di nuovi mondi…
Lo studio, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, è reperibile qui.
