La stella che mentì sulla propria età

A volte, la vita di coppia ringiovanisce, e può succedere anche alle stelle. Un caso da manuale di questo effetto è stato scoperto in 49 Librae, oggetto celeste che si può osservare nell’emisfero australe, nella costellazione della Bilancia. Inizialmente era stata classificata come una stella di massa pari a circa una volta e mezza quella del Sole, relativamente giovane (2,3 miliardi di anni di età). Successive osservazioni hanno però dimostrato che non si trattava di una stella isolata, bensì di un sistema binario: due stelle, 49 Librae A e B, che orbitano una intorno all’altra. Questo ha fatto sorgere dei dubbi sull’assegnazione dell’età.

Solitamente, l’età di una stella si valuta esaminando la composizione chimica della miscela di gas che forma la sua atmosfera e che è, essenzialmente, lo stesso gas da cui la stella si è formata. Il gas interstellare si arricchisce di elementi chimici pesanti (che in astrofisica sono detti “metalli”) man mano che questi sono sintetizzati da successive generazioni di stelle. La quantità di metalli nell’atmosfera di una stella è quindi direttamente correlata con l’epoca in cui si è formata: una metallicità minore implica una maggiore età, e viceversa. Gli elementi chimici presenti nell’atmosfera di una stella assorbono la radiazione emessa dagli strati più interni, creando delle righe caratteristiche che vanno a formare, sullo sfondo della luce emessa, quello che viene chiamato lo spettro della stella.

Spettro di assorbimento di Vega: in corrispondenza delle energie che possono eccitare gli atomi dell’atmosfera stellare si vede che il flusso di fotoni crolla. In base alle energie dove si presentano questi “buchi” è possibile fare un’analisi chimica dell’atmosfera stellare.

Lo spettro di 49 Librae porta traccia di concentrazioni importanti di due metalli chiave: ferro e magnesio, indicativi di un’età giovane. Tuttavia, sono state rilevate incongruenze con il moto di 49 Librae, che non è tipico delle stelle giovani della Via Lattea. Il fatto che si tratti di un sistema binario ha portato a riesaminare l’oggetto, arrivando a dimostrare che è avvenuto un trasferimento di materia da parte di 49 Librae B durante una fase di espansione dei suoi strati superiori, detta fase di gigante rossa. Durante questo stadio, gli strati esterni della stella sono rarefatti, e sono facilmente attratti dalla gravità di eventuali stelle vicine, dove, alla fine, cadono.

La materia trasferita era arricchita di elementi pesanti derivanti dai processi di fusione nucleare avvenuti all’interno di 49 Librae B. Quest’ultima si è dunque “rivestita” di uno strato di materia con una composizione chimica più ricca di metalli rispetto alla propria, ed è apparsa più giovane del previsto.

Dopo aver effettuato le necessarie correzioni, l’età di 49 Librae A è stata innalzata a 12 miliardi di anni (appena due miliardi di anni più giovane dell’Universo) e la sua massa ridimensionata a circa la stessa massa del Sole;  49 Librae B doveva avere inizialmente una massa molto simile, ma durante la sua evoluzione ne ha persa circa la metà. Oggi è diventata una nana bianca, un oggetto compatto dove la fusione nucleare si è arrestata, che brilla debolmente per incandescenza. La sua bassa luminosità spiega come mai non fosse stata osservata in precedenza.

L’accrescimento di materia ha sì ringiovanito l’aspetto di 49 Librae A, ma a un costo: le stelle più massicce consumano più rapidamente il proprio combustibile, quindi 49 Librae A ha accelerato l’avvicinamento alle proprie fasi finali. Come spiega Tyrell alla creatura Roy Batty: “La luce che arde col doppio di splendore brucia per metà tempo. E tu hai sempre bruciato la tua candela da due parti, Roy.”

 

Fonti:

Immagine di copertina: rappresentazione dell’accrescimento di una stella che “risucchia” materiale dalla sua compagna.

 

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Author: Silvia Kuna Ballero

Astrofisica convertita all’insegnamento, appassionata di comunicazione, percezione ed etica della scienza. La sua sfida preferita è rendere accessibile a qualunque pubblico gli argomenti più ostici di matematica, fisica, astronomia e cosmologia.

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  • danhend00

    Ciao Silvia,
    qual è la spiegazione scientifica del fenomeno relativistico che vede il tempo rallentare in prossimità di corpi di massa relativamente grandi come la Terra?
    Grazie,
    Francesco

    • Silvia Kuna Ballero

      La relatività ristretta di Einstein stabilisce che il tempo rallenta per tutti gli osservatori che accelerano. La relatività generale stabilisce che la gravità e l’accelerazione sono fenomeni che hanno effetti equivalenti, per cui in presenza di gravità ogni corpo è come se accelerasse, e pertanto il suo tempo proprio rallenta. Il rallentamento esiste anche in prossimità di corpi più piccoli, ma in quei casi è troppo piccolo per essere misurato.
      Se ti interessa approfondire, la spiegazione deriva dalla matematica e riguarda le caratteristiche geometriche dello spazio-tempo relativistico, sia nella metrica di Minkowski (per la relatività ristretta) sia nelle diverse metriche utilizzate nella relatività generale.

      • danhend00

        Mi pare di aver capito, correggimi se sbaglio, che una delle dimostrazioni scientifiche di tale fenomeno è il red-shift gravitazionale secondo il quale la luce, propagandosi verso l’alto nel campo gravitazionale terrestre, perde energia (la frequenza dell’onda elettromagnetica diminuisce e quindi il suo periodo aumenta). Il mio dubbio nasce proprio da quest’ultima affermazione, ovvero se il periodo dell’onda e.m. si dilata man mano che mi allontano dal campo gravitazionale perché invece il tempo dovrebbe correre più velocemente? Mi aspetterei il contrario…dimmi dove sbaglio.

        • Silvia Kuna Ballero

          Proprio perché il tempo scorre più velocemente per chi si trova lontano, un’onda che arriva da una zona più vicina un campo gravitazionale viene misurata come più “lenta” (cioè di minor frequenza) dagli orologi che se ne trovano al di fuori rispetto a quelli che stanno (per esempio) sulla superficie terrestre.

          • danhend00

            Credo di avere le idee più chiare adesso. In definitiva solamente un osservatore esterno può notare questo fenomeno relativistico, per chi si trovasse nei pressi di un campo gravitazionale la variazione dello scorrere del tempo non sarebbe percepibile. Nel caso dei buchi neri l’osservatore esterno vedrebbe il tempo dilatarsi quasi all’infinito in prossimità della singolarità mentre per chi si trova all’interno la percezione del tempo è “normale”. Grazie mille