Come un artista pronto per il suo grande finale, una stella lontana sta perdendo i suoi strati esterni e si prepara a esplodere come una supernova.
Gli astronomi stanno monitorando questa enorme stella, conosciuta come WOH G64, sin dalla sua scoperta negli anni ’70. Essa è una delle stelle più grandi conosciute, oltre a essere una delle supergiganti rosse (RSG) più luminose e massicce. La stella è circondata da un involucro di materiale stellare espulso, che potrebbe indicare che si sta preparando a un’esplosione.
WOH G64 non si trova nella Via Lattea; è situata nella Grande Nube di Magellano (LMC), la più grande galassia satellitare della Via Lattea. Ottenere queste immagini dettagliate rappresenta un grande risultato per l’interferometro del Very Large Telescope (VLT) dell’ESO. È anche un notevole traguardo per il team di scienziati che ha lavorato a queste immagini.
Hanno pubblicato le loro immagini e i risultati delle osservazioni della stella nella rivista Astronomy and Astrophysics. Il loro studio è intitolato “Imaging the innermost circumstellar environment of the red supergiant WOH G64 in the Large Magellanic Cloud.” L’autore principale è Keiichi Ohnaka, un astrofisico dell’Universidad Andrés Bello in Cile.
“Questa stella è una delle più estreme del suo genere e qualsiasi cambiamento drammatico potrebbe condurla a una fine esplosiva,” afferma Jacco van Loon, co-autore dello studio e ricercatore presso l’Osservatorio di Keele.
“La perdita di massa significativa nella fase di supergigante rossa (RSG) è di grande importanza per l’evoluzione delle stelle massicce prima che concludano la loro vita con un’esplosione di supernova (SN),” scrivono i ricercatori nel loro articolo. Comprendere i progenitori delle supernovae (SNe) è fondamentale a causa del ruolo che giocano nell’Universo. Queste stelle massicce forzano elementi pesanti attraverso la nucleosintesi, per poi disperderli nei loro dintorni durante l’esplosione. Gli shockwave delle SNe possono anche comprimere il gas nelle loro vicinanze, il che può innescare la nascita di nuove stelle. Migliori immagini delle stelle in procinto di esplodere aiutano gli astronomi a comprenderle meglio.
“Per la prima volta, siamo riusciti a prendere un’immagine ingrandita di una stella morente in una galassia al di fuori della nostra Via Lattea,” ha dichiarato Ohnaka.
WOH G64 (da ora in poi WOH) si trova a ben 160.000 anni luce di distanza. Anche se la supergigante rossa è un colosso 2.000 volte più grande del Sole, si tratta di una distanza enorme. Questo è tutto merito del VLTI e di uno dei suoi nuovi strumenti, chiamato GRAVITY. Si tratta di uno strumento potente installato sul VLTI nel 2015.
Quando Ohnaka e i suoi collaboratori hanno visto le immagini, erano pieni di entusiasmo. Le immagini mostrano un bozzolo di polvere che circonda la stella, una prova che quest’ultima ha subito delle convulsioni e ha perso alcuni dei suoi strati esterni.
“Abbiamo scoperto un bozzolo a forma di uovo che circonda strettamente la stella,” ha dichiarato Ohnaka. “Siamo emozionati perché questo potrebbe essere correlato alla drastica espulsione di materiale dalla stella morente prima di un’esplosione di supernova.”
Questa ricostruzione artistica mostra le caratteristiche principali della stella. La stella è circondata da un bozzolo di polvere a forma di uovo, con un anello o toro di polvere più ampio. Gli astronomi sono meno certi riguardo alla forma e alle dimensioni dell’anello esterno, che richiede ulteriori osservazioni per maggiore chiarezza. Crediti immagine: ESO/L. Calçada
Ohnaka e i suoi collaboratori hanno osservato WOH per lungo tempo, ma hanno dovuto aspettare strumentazioni migliori per un’osservazione più ravvicinata.
Tra le altre cose, hanno notato che la stella è diventata più debole nell’ultimo decennio.
Gerd Weigelt, professore di astronomia presso il Max Planck Institute for Radio Astronomy e co-autore della ricerca, ha dichiarato: “Abbiamo riscontrato che la stella ha subito un cambiamento significativo negli ultimi 10 anni, offrendoci un’opportunità rara di assistere alla vita di una stella in tempo reale.” Nelle loro fasi finali di vita, le supergiganti rosse come WOH G64 perdono i loro strati esterni di gas e polvere in un processo che può durare migliaia di anni.
Jacco van Loon, direttore dell’Osservatorio di Keele presso l’Università di Keele nel Regno Unito, osserva WOH dagli anni ’90. “Questa stella è una delle più estreme del suo genere, e qualsiasi cambiamento drastico potrebbe avvicinarla a una fine esplosiva,” ha affermato Keele.
Con i dati più limitati disponibili in passato, Ohnaka ha modellato quello che potrebbe apparire l’ambiente di polvere. Quei modelli e osservazioni prevedevano una forma differente rispetto a quella rivelata dalle immagini di GRAVITY.
Le immagini mostrano una regione di emissione allungata e compatta in vicino infrarosso (NIR) che circonda la stella. Questo suggerisce che nuova polvere calda si sia formata vicino alla stella, cosa che contribuisce a oscurare la stella stessa. Il continuo NIR della stella è cambiato nell’ultimo decennio, a sostegno anche della nuova ipotesi di polvere. Immagini antecedenti al 2003 mostrano un maggior assorbimento di idrogeno rispetto alle immagini più recenti.
Altre osservazioni delle stelle RSG mostrano inoltre che i loro ambienti circumstellari non sono sferici. Ad esempio, la polvere che circonda il residuo di SN1987A non è anch’essa sferica. Gli astrofisici pensano che questa polvere sia stata espulsa dalla stella progenitrice di SN1987A prima che evolvesse in una supergigante blu e esplodesse.
La forma allungata e a bozzolo delle emissioni ha due potenziali spiegazioni. “L’emissione allungata potrebbe essere dovuta a un getto bipolare lungo l’asse del toro di polvere,” spiegano gli autori. “In alternativa, l’allungamento potrebbe essere causato dall’interazione con un compagno invisibile.”
Questa immagine ricostruita di GRAVITY di WOH G64 proviene dalla ricerca e mostra chiaramente la forma allungata a bozzolo. Crediti immagine: Ohnaka et al. 2024.
Le strutture non sferiche sono comuni, e i ricercatori desiderano comprendere meglio questo fenomeno. “Data l’alta frequenza di molteplicità tra le stelle massicce, la perdita asimmetrica e aumentata di massa nella fase RSG, che può essere guidata dall’interazione binaria, è essenziale non solo per comprendere meglio l’evoluzione delle stelle massicce, ma anche per interpretare gli spettri delle SN in fase iniziale,” spiegano gli autori.
Purtroppo, osservare WOH sta diventando sempre più difficile. La polvere sta oscurando la stella. “La formazione di nuova polvere calda significa anche che la stella centrale è ora più oscurata rispetto alle epoche precedenti al 2009,” spiegano gli autori e se la stella continua a espellere materiale, diventerà più debole.
Tuttavia, nuovi strumenti potrebbero aiutare. Il successore di GRAVITY, GRAVITY+, viene implementato progressivamente e sarà completato nel 2026.
“Osservazioni di follow-up simili con gli strumenti dell’ESO saranno importanti per comprendere cosa sta accadendo nella stella,” ha concluso Ohnaka.
WOH G64 si sta preparando a esplodere, ma ciò non significa che sia imminente in termini di vita umana. Nessuno vivo oggi sarà testimone dell’esplosione. Tuttavia, in termini stellari, la morte della stella potrebbe essere imminente.
Forse i nostri lontani discendenti, se ne avremo, saranno testimoni di questo evento.