L’oscuramento delle supergiganti rosse

IL TELESCOPIO SPAZIALE HUBBLE RISOLVE UN ALTRO MISTERO COSMICO

Tra la fine del 2019 e i primi mesi del 2020, la supergigante rossa Betelgeuse è stata protagonista di uno storico calo di luminosità. Messe in disparte le fantasiose ipotesi di un’imminente esplosione, accurate osservazioni hanno dimostrato che le cause erano riconducibili alla presenza di nubi polverose nei pressi della stella. Ora gli astronomi hanno rivolto l’attenzione a un’altra stella simile, ancora più imponente, VY Canis Majoris.

Questa stella di ottava magnitudine si trova a circa 3800 anni luce di distanza nella costellazione del Cane Maggiore ed è più grande, più massiccia e attiva della già imponente Betelgeuse. Secondo alcune stime, sarebbe la stella più grande conosciuta, che fa sembrare il nostro Sole come un moscerino, essendo almeno 1400 volte più estesa.

Come altre supergiganti rosse, VY CMa sperimenta irregolari variazioni luminose della durata di alcuni anni. Grazie alle osservazioni del Telescopio Spaziale Hubble, si è potuto appurare che le cause di tale variabilità sono analoghe a quelle riscontrate su Betelgeuse, sebbene su scala maggiore.

Lo studio, con prima autrice Roberta Humphreys dell’Università del Minnesota, rileva come VY CMa si stia in questo periodo nuovamente oscurando, probabilmente a causa di un’eruzione fotosferica di gas, poi condensato in una nube di polveri opache. Esattamente come avvenuto per Betelgeuse durante il suo storico minimo.

Pur essendo più fredda del Sole (circa 3500 K), a causa delle sue dimensioni, è 300mila volte più luminosa. Da essa si dipartono eruzioni di plasma che arrivano sino a migliaia di volte la distanza Terra-Sole. Le ipergiganti rosse, infatti, sono stelle in sostanza fatte di materia molto rarefatta, con densità nettamente inferiore all’atmosfera terrestre.

Per via della bassissima gravità che agisce sulla loro fotosfera, si presentano di aspetto bitorzoluto, con ampie regioni a differenti temperature, da cui si distaccano enormi nubi di plasma che vanno a formare estesi inviluppi di gas e polveri intorno ad esse, rivelabili specialmente in Infrarosso.

VY CMa risiede in un ambiente di questo tipo e le immagini infrarosse denunciano episodi di perdita massa piuttosto recenti, con nubi ancora vicine alla stella e di aspetto simile a noduli e filamenti. In una precedente campagna di osservazioni, eseguite con il telescopio spaziale Hubble dal gruppo di Humphreys, si è potuto appurare che alcune strutture siano state emesse circa 100-200 anni fa. Le osservazioni più recenti hanno invece permesso di identificarne altre ancora più vicine alla stella, presumibilmente formatesi da pochi decenni. Il gruppo di astronomi ha determinato la loro velocità di espansione, scoprendo che sono associabili a episodi di variabilità osservati nel XIX e XX secolo, corrispondenti a intensi cali luminosi della stella.

L’analisi dei dati ha permesso di stimare che VY CMa perde circa cento volte più massa di Betelgeuse. Alcuni noduli presentano una quantità di gas sufficiente per formare due pianeti quanto Giove!

“L’origine di questi episodi di elevata perdita di massa in VY CMa e in Betelgeuse è probabilmente causata da un’attività superficiale su larga scala, dovuta alla presenza enormi celle convettive come sul Sole” – dice Humphreys –  “Ma su VY CMa esse possono essere quanto lo stesso Sole o anche più “.

Fenomeni simili dovrebbero essere comuni nelle ipergiganti rosse, ma nel caso di VY CMa sembrano essere enfatizzati. Probabilmente la stella è in uno stato evolutivo particolare, transitorio e limitato a qualche migliaio di anni, comunque rappresentativo delle fasi finali della sua esistenza.

Anche VY CMa terminerà la sua vita esplodendo come una supernova da collasso del nucleo. Allora apparirà di magnitudine -15 circa, rivaleggiando in luminosità con la Luna Piena. La stella ha iniziato la sua vita come una supergigante blu con una massa iniziale 35-40 volte quella solare. Esaurendo avidamente il suo combustibile nucleare, in capo ad alcuni milioni di anni, si è gonfiata fino a diventare una supergigante rossa. Nel frattempo, ha già perso metà della sua massa e si trova in bilico tra la formazione di una stella di neutroni e il collasso diretto in un buco nero.  

In figura VY CMa in una combinazione immagini prese da Hubble e un’interpretazione artistica. A sinistra l’enorme nebulosa che circonda l’ipergigante rossa. Al centro, una visione ravvicinata intorno alla stella in cui si scorgono archi e filamenti di materiale espulso di recente. VY CMa non è visibile qui, ma il quadrato rosso segna la sua posizione e rappresenta il diametro del Sistema solare (NASA, ESA, R. Humphreys – University of Minnesota, J. Olmsted -STScI)

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