Credit: SCUBA-2 immagine indagine di Sarah Sadavoy, CFA
Forse il nostro Sole aveva una stella gemella quando è nato 4,5 miliardi di anni fa?
Quasi certamente sì – anche se non una gemella identica. E così ha fatto ogni altra stella simile al Sole nell’universo, secondo una nuova analisi effettuata da un fisico teorico presso l’University of California, Berkeley, e radioastronomo dall’Osservatorio Smithsonian Astrophysical presso la Harvard University.
Molte stelle hanno compagni, tra cui il nostro vicino più prossimo, Alpha Centauri, un sistema triplo. Gli astronomi hanno a lungo cercato una spiegazione. I sistemi stellari binari o tripli sono nati in quel modo? Una stella ha catturato l’altra? Le stelle binarie a volte si separano e diventano stelle singole?
Gli astronomi hanno anche cercato una compagna del nostro Sole, una stella soprannominata Nemesis perché si è a lungo supposto che abbia “preso a calci” un asteroide fino a dirottarlo in orbita terrestre, ed a farlo entrare in collisione con il nostro pianeta, sterminando i dinosauri. Ma non è mai stata trovata.
La nuova affermazione si basa su di un sondaggio radio di una nube molecolare gigante piena di stelle di recente formazione nella costellazione di Perseo, e su di un modello matematico che è in grado di spiegare le osservazioni nel Perseo solo se tutte le stelle di tipo solare sono nate con una compagna.
“Possiamo dire che, sì, probabilmente c’è stata una Nemesi, molto tempo fa,” ha detto il co-autore Steven Stahler, un astronomo ricercatore della UC Berkeley.
“Abbiamo sviluppato una serie di modelli statistici per vedere se potevamo tenere conto delle relative popolazioni di giovani stelle singole e binarie in tutte le sezioni della nube molecolare del Perseo, e l’unico modello che potrebbe riprodurre i dati è stato quello in cui tutte le stelle si formano inizialmente in larghi sistemi binari. Questi sistemi in seguito o si restringono o si rompono nell’arco di un milione di anni.”
In questo studio, “largo” significa che le due stelle sono separate da più di 500 unità astronomiche, o AU, dove un’unità astronomica è la distanza media tra il Sole e la Terra. Una “larga” compagna binaria del nostro Sole sarebbe stata 17 volte più lontana dal Sole rispetto al suo pianeta attualmente più lontano, Nettuno.
Sulla base di questo modello, la sorella del Sole molto probabilmente fuggì e si mescolò con tutte le altre stelle della nostra regione della Via Lattea, per non essere mai più vista.
“L’idea che molte stelle si formano con una compagna è stata suggerita da tempo, ma la domanda è: quante” dice la prima autrice Sarah Sadavoy, una collega della NASA – Hubble presso l’Osservatorio Astrofisico Smithsonian. “Sulla base del nostro semplice modello, possiamo dire che quasi tutte le stelle si formano con una compagna. La nube Perseo è generalmente considerata una tipica regione di formazione stellare di piccola massa, e quindi il nostro modello deve essere controllato in altre nuvole.”
L’idea che tutte le stelle nascono in una cucciolata ha implicazioni al di là di formazione stellare, tra cui le origini di galassie, dice Stahler.
Stahler e Sadavoy hanno pubblicato i loro risultati nel mese di aprile sul server arXiv. Il loro articolo è stato accettato per la pubblicazione nelle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .
Stelle nate in ‘nuclei densi’
Gli astronomi hanno speculato per centinaia di anni sulle origini di sistemi stellari binari e multipli, e negli ultimi anni hanno creato diverse simulazioni al computer del collasso di masse di gas per capire come si condensano per gravità in stelle. Hanno anche simulato l’interazione di molte giovani stelle appena liberatesi dai loro nubi di gas. Diversi anni fa, una di queste simulazioni al computer effettuate da Pavel Kroupa dell’Università di Bonn lo ha portato a concludere che tutte le stelle nascono come sistemi binari.
Eppure la prova diretta data dalle osservazioni è stata scarsa. Quando gli astronomi guardano stelle di volta in volta sempre più giovani, trovano una maggiore proporzione di binarie, ma il perché è ancora un mistero.
“Per risolvere il mistero, in questo caso è necessario capire che nessuno prima aveva studiato in modo sistematico il rapporto tra vere giovani stelle all’interno delle nubi in cui vengono deposte le uova”, ha detto Stahler. “Il nostro lavoro è un passo in avanti verso la comprensione sia di come formano i sistemi binari, sia di quale ruolo che i sistemi binari svolgono ai primordi dell’evoluzione stellare. Ora crediamo che la maggior parte delle stelle, che sono di fatto abbastanza simili al nostro Sole, di formano come sistemi binari. Penso che abbiamo ottenuto la prova più stringente fino ad oggi portata a favore di una simile affermazione “.
Secondo Stahler, gli astronomi sanno da decenni che le stelle nascono all’interno di bozzoli a forma di uovo chiamati nuclei densi, i quali sono sparsi all’interno di immense nubi di freddo idrogeno molecolare, che sono i vivai per le giovani stelle. Attraverso un telescopio ottico, queste nubi sembrano buchi nel cielo stellato, perché la polvere che accompagna il gas blocca la luce sia delle stelle che si formano all’interno che delle stelle dietro. Le nubi possono, tuttavia, essere sondate da radiotelescopi, poiché i grani di polvere fredda al loro interno emettono onde radio alle lunghezze d’onda che i radiotelescopi possono percepire, e le onde radio non sono bloccate dalla polvere.
La nube molecolare del Perseo è uno di questi vivai stellari, situata a circa 600 anni luce dalla Terra e lunga circa 50 anni luce. L’anno scorso, un gruppo di astronomi ha completato un sondaggio utilizzando il Very Large Array, un insieme di antenne radio nel New Mexico, ed ha scrutato la formazione stellare all’interno della nube. Chiamata VANDAM, è stata la prima indagine completa di tutti le giovani stelle in una nube molecolare, cioè di stelle con meno di circa 4 milioni di anni di età, tra cui stelle singole e multiple con separazioni tra loro fino a circa 15 unità astronomiche. Sono state quindi catalogate tutte le stelle multiple con separazione maggiore di 19 AU – circa il raggio dell’orbita di Urano nel nostro sistema solare.
Stahler ha sentito parlare del sondaggio dopo aver contattato Sadavoy, membro del team VANDAM, ed ha chiesto il suo aiuto per osservare le giovani stelle all’interno dei nuclei densi. L’indagine VANDAM ha prodotto un censimento di tutte le stelle di classe 0 – quelle con meno di circa 500.000 anni – e di classe I – tra circa 500.000 e 1 milione di anni. Entrambi i tipi di stelle sono così giovani che non stanno ancora bruciando idrogeno per produrre energia.
Sadavoy ha preso i risultati da VANDAM e li ha combinati con osservazioni aggiuntive che avevano rivelato i bozzoli a forma di uovo attorno alle stelle giovani. Queste osservazioni supplementari provengono dalla Gould Belt Survey con SCUBA-2 sul James Clerk Maxwell Telescope delle Hawaii. Grazie alla combinazione di questi due insiemi di dati, la Sadavoy è stata in grado di produrre un censimento consistente delle popolazioni di stelle binarie e singole nel Perseo, facendo emergere 55 giovani stelle in 24 sistemi a più stelle (tutti a parte cinque di loro erano sistemi binari) e 45 sistemi stellari singoli.
Utilizzando questi dati, Sadavoy e Stahler hanno scoperto che tutti i sistemi binari molto separati – quelli con le stelle divise da più di 500 AU – erano sistemi molto giovani, contenenti due stelle di classe 0. Questi sistemi inoltre tendevano ad essere allineati con l’asse longitudinale del denso nucleo ovoidale. Le leggermente più anziane stelle di classe I binarie erano più vicine, molte separate da circa 200 UA, e non hanno mostrato alcuna tendenza ad allinearsi lungo l’asse della uovo.
“Questo non è mai stato visto o testato prima, ed è super interessante”, ha detto Sadavoy. “Non sappiamo ancora bene cosa vuol dire, ma dal momento che non è casuale può dire qualcosa sul modo in cui formano i sistemi binari ampi.”
I nuclei ovoidali collassano in due centri
Stahler e Sadavoy hanno modellato matematicamente vari scenari per spiegare questa distribuzione di stelle, simulando la formazione tipica, la rottura ed i tempi di contrazione orbitali. Essi hanno concluso che l’unico modo per spiegare le osservazioni è di supporre che tutte le stelle di massa vicino a quella del Sole comincino la loro vita nella la più ampia classe 0 di sistemi binari in nuclei densi a forma di uovo, dopo di che circa il 60 per cento si divide nel tempo. Il resto si contrae a formare sistemi binari stretti.
“Come l’uovo si contrae, la sua parte più densa collassa verso il centro, a formare due concentrazioni di densità lungo l’asse centrale”, ha detto. “Questi centri di maggiore densità a loro volta ad un certo punto collasseranno su se stessi a causa della loro propria gravità per formare stelle di classe 0.”
“All’interno della nostra schema, stelle singole di piccola massa di tipo solare non sono primordiali”, ha aggiunto Stahler. “Sono il risultato della rottura dei sistemi binari.”
La loro teoria implica che ogni nucleo denso, che comprende in genere qualche massa solare, converte il doppio del materiale in stelle rispetto a come si pensava in precedenza.
Stahler ha detto che ha richiesto ai radioastronomi di comparare i nuclei densi e le loro giovani stelle incorporate per più di 20 anni, al fine di testare la teoria di formazione stellare binaria. I nuovi dati e il modello sono un inizio, dice, ma altro lavoro deve essere fatto per comprendere la fisica dietro la regola.
Tali studi potranno essere compiuti presto, perché le capacità di un VLA appena aggiornato ed il telescopio ALMA in Cile, oltre l’indagine SCUBA-2 delle Hawaii, “sono finalmente in grado di darci i dati e le statistiche di cui abbiamo bisogno. Questo cambierà velocemente la nostra comprensione dei nuclei densi e delle stelle incorporate al loro interno “, ha detto Sadavoy.
Fonte:
Il materiale è stato fornito dalla University of California – Berkeley . Il lavoro originale è stato scritto da Robert Sanders.
Articolo di Robert Sanders originariamente pubblicato su Science Daily.
Ed ecco un esempio di come non vorrei MAI fosse diffusa una notizia del genere - QUI -
Spazio, "Il Sole ha un gemello diverso: Nemesis esiste davvero"Spazio, "Il Sole ha un gemello diverso: Nemesis esiste davvero"
Lo sostengono due studiosi in base a un'indagine radio fatta su una nube molecolare composta da stelle di formazione recente: tutte quelle di massa piccola, quindi simili al Sole, sono nate con un compagno
di ROSITA RIJTANO
ROMA - Gemelli diversi, lui e il Sole. Diversi perché non hanno uguali caratteristiche. Ma sono nati insieme, nello stesso nucleo denso a forma d'uovo, circa quattro miliardi di anni fa. Nemesis, il favoleggiato fratello della nostra stella madre, accende da sempre la fantasia di scienziati e scrittori. Tanto da essere diventato il titolo di un libro di Isaac Asimov, celebre romanziere e biochimico. Non è stato mai trovato, eppure adesso un nuovo studio pubblicato sulla rivista scientifica della Royal Astronomical Society suggerisce che non è una mera congettura. Esiste davvero. "Altri l'hanno sospettato, ma la nostra ricerca fornisce le prove più concrete della sua esistenza che abbiamo fino a oggi", dice a Repubblica Steve Stahler, astronomo dell'Università di Berkley, e autore della scoperta con la collega di Harvard, Sarah Sadavoy.
L'assunto si basa sull'indagine radio di una nube molecolare presente in uno dei bracci a spirale della nostra galassia. Un'analisi condotta recentemente attraverso il Very Large Array, raggruppamento di radiotelescopi nel Nuovo Messico, che ha consentito di fotografare la formazione stellare all'interno della nube. La regione si trova nella costellazione di Perseo, relativamente non molto lontano dalla Terra: a circa 600 anni luce di distanza. Ed è caratterizzata dall'abbondante presenza di stelle bebè, cioè con meno di quattro milioni di anni. I due studiosi hanno elaborato vari modelli matematici per dare senso alla distribuzione degli astri osservati. Arrivando alla conclusione che la spiegazione possibile a quanto visto è una sola: tutte le stelle di massa piccola, quindi simili al nostro Sole, sono nate con un compagno dal quale si sono separate nel 60 percento dei casi.
"Sapevamo già che, tra le stelle di massa grande, un'alta percentuale è nata in sistemi binari, se non tripli", commenta Giuseppe Bono, professore di astrofisica stellare dell'Università Tor Vergata e membro dell'Inaf (Istituto nazionale di astrofisica). "Questa ricerca estende la stessa conoscenza alle stelle come il Sole". Da qui la quasi certezza dell'esistenza di quello che è considerato il suo gemello cattivo. Certo, sono necessari ulteriori studi su altre nubi per verificare il modello. Ma la leggenda diventa ora realtà, almeno in teoria. Una storia che entusiasma e fa discutere gli utenti dei forum di scienza online. Del resto, non potrebbe essere altrimenti: si specula che Nemesis, battezzato come la personificazione della giustizia distributiva nella mitologia greca e latina, abbia deviato sulla Terra l'asteroide responsabile dell'estinzione dei dinosauri. Quest'ultima rimane solo un'illazione, così come resta sconosciuta qualsiasi proprietà dell'alter ego, inclusa la massa. Ma lui c'è e, secondo Stahler, "è andato alla deriva migliaia di anni luce lontano da noi, non c'è alcuna realistica possibilità di trovarlo"
Una conclusione che non trova d'accordo Bono. "Ci sono due opzioni - spiega - che possono aiutare a capire da dove provengono le stelle dei dintorni solari". Una è relativa alla loro composizione chimica: anche quando le stelle si allontano dal luogo in cui hanno origine, conservano alcune caratteristiche della nube molecolare da cui sono nate. La seconda riguarda l'orbita, ogni stella ne ha una precisa. E il satellite Gaia, in missione per conto dell'Agenzia Spaziale Europea, consentirà presto di poter misurare le orbite di quasi un miliardo di stelle della nostra galassia. "Se riusciamo a mettere insieme l'informazione sull'orbita e aggiungiamo quella chimica, avremo gli strumenti quantitativi per stabilire se un gruppo di stelle ha avuto un origine comune", sostiene lo scienziato. "Nel giro di pochi anni potremo arrivare a capire se Nemesis è davvero realtà".
a dir poco sconfortante!
Mi hai ricordato un romanzo di Asimov intitolato, appunto, "Nemesis", in cui si scopre la compagna del sole a 2 a.l. di distanza, coperta da una nebulosa...
Sembra abbastanza improbabile, ma secondo te sarebbe possibile che ci sia sfuggita la compagna del Sole in un modo simile?
Di certo il Sole è nato in una nube come quella studiata, e si è sviluppato in un ammasso abbastanza aperto.
Se l'ipotesi è valida, circa il 60% delle stelle si separano, diventano solitarie e si sparpagliano.
Direi che è probabile.
Trovare la compagna del Sole non dovrebbe essere difficile: sarebbe una stella con composizione chimica molto simile a quella solare, con una velocità relativa prossima a zero.
Non è però detto che la troveremo: se fosse una nana rossa, potrebbe essere difficile da individuare.
Una stella più grande, invece, potrebbe aver già esaurito il suo ciclo vitale, e dunque potrebbe essere altrettanto difficile da scovare.
Tra l'altro, quest'ultima ipotesi si incastrerebbe bene con le prove a favore dell'esplosione di una supernova non troppo distante dal Sole, nelle primissime fasi della sua nascita. Una stella di 10 masse solari rimane nella sequenza principale per 10 milioni di anni circa, e si forma molto più velocemente del Sole.
Una compagna non si sarebbe allontanata troppo nel frattempo, permettendo alla nube solare di essere facilmente contaminata dai suoi residui...