Risolto il mistero dell’età degli ammassi stellari nella Grande Nube di Magellano

Così come persone della stessa età possono essere notevolmente diverse nell’aspetto e nella forma fisica, anche ammassi stellari coevi possono apparire piuttosto differenti l’uno dall’altro. Nuove osservazioni fatte dal telescopio spaziale Hubble di NASA ed ESA suggeriscono che l’età cronologica da sola non basta a raccontarci tutto della loro evoluzione.
Le ricerche svolte fino ad oggi sulla formazione e l’evoluzione degli ammassi stellari suggerivano che essi si formano come sistemi compatti, per poi espandersi in fasi successive e formare nuclei di piccole e grandi dimensioni. Le nuove osservazioni fatte sulla Grande Nube di Magellano hanno ampliato la nostra comprensione di come la struttura degli ammassi stellari di questa galassia cambi nel tempo.
Il team di ricerca guidato da Francesco Ferraro, dell’Università di Bologna e associato INAF, ha infatti utilizzato Hubble per osservare le stelle note come “vagabonde blu” presenti in cinque antichi ammassi stellari coevi, ma diversi nelle dimensioni del nucleo, tutti situati nella Grande Nube di Magellano, riuscendo a classificarli in base alla loro età dinamica. I risultati di queste osservazioni sono presentati in un articolo pubblicato su “Nature Astronomy”.
Gli ammassi stellari sono aggregati che raggruppano fino a un milione di stelle. Sono sistemi attivi in cui le reciproche interazioni gravitazionali tra stelle modificano nel tempo la struttura dell’ammasso stesso, fenomeno chiamato dagli astronomi “evoluzione dinamica”.
Le interazioni gravitazionali fanno sì che le stelle pesanti tendano ad “affondare” progressivamente verso la regione centrale dell’ammasso, mentre le stelle di piccola massa possono sfuggire all’attrazione gravitazionale del sistema. Si innesca quindi una progressiva contrazione del nucleo dell’ammasso, che può avvenire in tempi diversi, e ammassi stellari con la stessa età cronologica possono quindi variare notevolmente nell’aspetto e nella forma a causa di una differente “età dinamica”.

La Grande Nube di Magellano, situata a quasi 160 mila anni luce dalla Terra, è una galassia satellite della Via Lattea che, al contrario della nostra galassia, ospita ammassi stellari distribuiti su una vasta gamma di età. Gli ammassi giovani mostrano tutti un nucleo compatto, mentre i sistemi più vecchi mostrano nuclei di dimensioni sia piccole che grandi.
È noto che gli ammassi stellari, compresi quelli della Grande Nube di Magellano, ospitano un particolare tipo di stelle note come “vagabonde blu”. La causa del “vagabondaggio” non è certa, ma l’ipotesi più quotata è che le vagabonde blu siano il risultato di collisioni di stelle singole o il prodotto della fusione di un sistema binario. Questi processi darebbero origine a una singola stella con una massa più grande, rendendola più calda e luminosa delle altre stelle di età simile.
Come risultato dell’invecchiamento dinamico, le stelle più pesanti sprofondano verso il centro di un ammasso man mano che l’ammasso invecchia, in un processo simile alla sedimentazione, chiamata “segregazione centrale”. Le vagabonde blu sono brillanti, il che le rende relativamente facili da osservare, e hanno masse maggiori delle loro sorelle, il che significa che sono interessate dalla segregazione centrale e possono essere utilizzate per stimare l’età dinamica di un ammasso stellare.

“Abbiamo dimostrato che le diverse dimensioni dei nuclei degli ammassi stellari sono dovute a diversi livelli di invecchiamento dinamico: gli ammassi con nucleo più compatto sono dinamicamente più vecchi degli altri, nonostante siano tutti nati nello stesso tempo cosmico”, spiega Francesco Ferraro. “È la prima volta che l’effetto dell’invecchiamento dinamico viene misurato nei cluster della Grande Nube di Magellano.”.
Emanuele Dalessandro, ricercatore INAF a Bologna, parte del team di ricerca sottolinea: “Abbiamo affrontato questo studio da un punto di vista completamente diverso rispetto al passato e questa è stata la chiave per poter far luce su importanti proprietà degli ammassi stellari nella Grande Nube di Magellano. Questi risultati pongono nuove e interessanti domande su come gli ammassi stellari si formano e quanto il loro destino sia legato alla galassia che li ospita”.
Barbara Lanzoni, dell’Università di Bologna e associata INAF, co-autrice dello studio, aggiunge: “Questa scoperta fornisce una nuova lettura delle proprietà osservate degli ammassi nella Grande Nube di Magellano e apre nuove prospettive per la nostra comprensione della storia di formazione stellare in questa galassia”.