Gli ammassi globulari sono aggregazioni a simmetria sferica di stelle vecchie e coeve a bassa metallicità. Tale definizione è tuttavia alquanto semplicistica perché, da qualche tempo, i globulari mostrano di essere oggetti più intriganti di quanto a lungo creduto.
Oggetti antichi
Li rinveniamo nell’alone della galassia e sappiamo che hanno partecipato alla sua formazione. Non contengono gas, forse spazzato via da ripetute esplosioni di supernove e sottratto durante passaggi nei pressi del nucleo galattico, con conseguente inibizione di nuova formazione stellare. Sembrano anche oggetti molto poveri di materia oscura, quindi la loro struttura è essenzialmente riconducibile alla reciproca gravità tra stelle.
Gli studi compiuti negli ultimi 15 anni, hanno tuttavia drasticamente modificato l’immagine che avevamo di tali oggetti. In particolare, un certo clamore ha destato la scoperta di popolazioni stellari multiple in alcuni, indicativa di una certa evoluzione, irrobustendo così l’idea che certi globulari siano quanto rimanga di antiche galassie spogliare delle loro stelle periferiche.
Popolazioni stellari multiple
Uno di questi globulari è NGC 2808, scoperto in Sudafrica da James Dullop nel 1826 nella costellazione meridionale della Carena. L’ammasso dista 31.300 anni luce e ha una massa stimata di 742mila volte il Sole, con metallicità media pari a -1,14. Attualmente è prossimo al suo apocentro ed esibisce una debole coda mareale di stelle, vagamente a forma di “S” [Carballo-Bello et al. 2018]. Precedenti studi avevano evidenziato la presenza di almeno tre distinte popolazioni stellari ma una ricerca più accurata [Milone et al. 2015], ne ha trovate addirittura cinque.
Un nuovo studio, guidato da Marília Gabriela Carlos del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Università di Padova e un’ampia rappresentanza di ricercatori INAF, ha eseguito una più accurata caratterizzazione chimica dell’oggetto e delle sue popolazioni stellari.
Utilizzando sia dati ottenuti con il Very Large Telescope (VLT) dell’Eso e l’Hubble Space Telescope (HST), il gruppo di astronomi ha eseguito una dettagliata analisi fotometrica e spettroscopica. Per le analisi spettroscopiche sono stati usati gli strumenti FLAMES/GIRAFFE del VLT e Wide Field Camera 3 (UVIS/WFC3) e il Wide Field Channel della Advanced Camera for Surveys (WFC/ACS) dell’Hubble.
Fotometria e spettroscopia
Di NGC 2808 lo studio presenta un’analisi fotometrica e spettroscopica delle stelle giganti rosse, per ispezionare le abbondanze chimiche delle diverse popolazioni stellari identificate nel diagramma a pseudo due colori, denominato Chromosome Maps (ChM), validissimo per identificare popolazioni multiple. Tali dati sono stati anche incrociati con i moti propri ricavati da Gaia EDR3, per discriminare le stelle appartenenti all’ammasso da quelle di sfondo.
L’analisi ha inoltre riguardato anche stelle nella regione centrale, sfruttando la fotometria HST. Questo ha permesso di evidenziare le cinque distinte popolazioni che gli autori indicano con lettere dalla A alla E.
Grazie all’alta risoluzione offerta dagli strumenti del VLT, sono state analizzate 70 stelle appartenenti al ramo delle giganti rosse (RGB), 7 al ramo asintotico delle giganti (AGB) e ricavate le abbondanze relative del carbonio, azoto, ossigeno, alluminio, nichel e ferro.
(Tratto da M. Carlos et al. 2023, sub. MNRAS)
Differenze chimiche sostanziali tra le popolazioni
Lo studio ha rivelato che le abbondanze variano tra una popolazione e l’altra con rapporti comunque molto bassi, quasi trascurabili per il picco del ferro. Tali abbondanze relative riscontrate sono tipiche degli ammassi globulari.
Nello specifico, le massime variazioni sono di 0,7 dex per il carbonio, 1,1 per azoto e alluminio e 1,3 per l’ossigeno. Tra le popolazioni A e B è presente un contenuto inferiore di alluminio e azoto, mentre ossigeno e carbonio sono più abbondanti. L’abbondanza allumunio-azoto cresce nelle popolazioni C e D per raggiungere un valore massimo nella popolazione E, in cui è riscontrata l’abbondanza minore di ossigeno-carbonio. Le popolazioni D ed E esibiscono al maggiore abbondanza di elio.
Un caso anomalo che sfida i modelli
L’analisi spettroscopica ha portato inoltre alla scoperta che una delle sette stelle AGB, indicata come N2808_2_9_wf, sia molto ricca di elio, esibendo un’insolita abbondanza di alluminio, in netto contrasto gli attuali modelli di evoluzione stellare. Questo dimostra che le stelle con abbondanza di elio possono evolvere in AGB anziché saltare tale fase.
A prescindere, lo studio conferma ulteriormente come gli ammassi globulari siano sistemi stellari ben più complessi e quanto ci sia ancora da scoprire in merito alla loro formazione ed evoluzione.
