Eta Carinae: la lunga storia di una stella misteriosa

A metà del XIX secolo gli astronomi osservando il cielo notturno nell’emisfero australe hanno notato qualcosa di strano: nel corso di pochi anni una stella chiamata Eta Carinae è diventata sempre più brillante, superando infine in luminosità tutte le altre stelle ad eccezione di Sirio, prima di affievolirsi nel successivo decennio, diventando troppo debole per essere osservata ad occhio nudo. Cosa ha provocato questa esplosione? Gli astronomi del diciannovesimo secolo sono stati testimoni di qualche strano tipo di supernova?

“Non proprio”, afferma Megan Kiminki dell’University of Arizona. “Eta Carinae è ciò che noi chiamiamo ‘supernova impostore’. La stella è diventata così brillante espellendo una gran quantità di materiale, ma era ancora lì, non è esplosa”. Infatti, a metà del ventesimo secolo Eta Carinae ha ricominciato a brillare.

Il periodo successivo alla “Grande Eruzione” della metà del XIX secolo ha reso Eta Carinae una celebrità tra gli oggetti noti nell’Universo per la loro particolare bellezza. Una nube di gas incandescente e polveri a forma di clessidra avvolge la stella e la sua compagna. Conosciuta come Nebulosa Omuncolo (Homunculus Nebula), la nube è costituita di materiale stellare scagliato nello spazio durante la famosa eruzione, che si allontana a più di 3 milioni di chilometri all’ora.

Esaminando con attenzione le immagini di Eta Carinae riprese da Hubble, Kiminki e il suo team si sono meravigliati nello scoprire che la grande eruzione è stata solo una di una serie di massicci episodi eruttivi della stella fin dal XIII secolo. Lo studio è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Il tasso di espansione del gas molto lontano dalla Nebulosa Omuncolo implica che il gas si stia muovendo lentamente e la maggior parte sia stato espulso secoli prima rispetto all’evento osservato nel XIX secolo. In effetti, i moti del materiale esterno indicano due diverse esplosioni a metà del XIII e a metà del XVI secolo.

“Dalle prime registrazioni della sua eruzione nel XIX secolo ai dati più recenti ottenuti con i moderni telescopi, Eta Carinae continua a lasciarci perplessi”, afferma Nathan Smith, un co-autore dello studio. “Il più importante problema irrisolto è sempre stato comprendere la causa sottostante alla sua eruzione, e ora scopriamo che ci sono stati precedenti episodi multipli. È un pò come ricostruire la storia di un vulcano scoprendo antichi flussi di lava”.

Sebbene i gas incandescenti della nebulosa Omuncolo impediscano agli astronomi di osservare chiaramente all’interno, è stato scoperto che Eta Carinae è un sistema binario formato da due stelle molto massicce che orbitano una attorno all’altra ogni 5,5 anni. Entrambe sono molto più grandi del nostro Sole e almeno una è vicina alla fine della sua vita. “Si tratta di stelle molto grandi, con un denso nucleo e strati esterni molto diffusi. Se si sostituisse il nostro Sole con la più grande delle due, che ha una massa di circa 100 volte quella solare, potrebbe estendersi oltre l’orbita di Marte”.

Poiché la Nebulosa Omuncolo è un oggetto così spettacolare, è stato un obiettivo popolare per le osservazioni astronomiche. Un totale di otto immagini riprese nel corso di due decenni dal telescopio Hubble si sono rivelate un tesoro per Kiminki e i suoi collaboratori. L’obiettivo originale del programma osservativo del team era quello di misurare il moto di stelle e getti di protostelle, veloci flussi di materia espulsi da giovani stelle durante la formazione, nella Nebulosa della Carena, ma gli stessi dati hanno anche consentito di misurare il moto dei detriti espulsi da Eta Carinae stessa.

Allineando immagini della nebulosa riprese in varie epoche, il team è stato in grado di tracciare il movimento di più di 800 bolle gassose espulse da Eta Carinae nel tempo e ha dedotto una probabile data per l’espulsione di ognuna. Le analisi hanno dimostrato che la Nebulosa Omuncolo e l’evento del diciannovesimo secolo raccontano solo una parte della storia. Misurando la velocità con cui filamenti di materiale espulso si espandevano nello spazio, è emerso che fossero derivati da due diverse eruzioni, avvenute circa 600 e 300 anni prima della grande eruzione.

Oltre ad avere una diversa origine dal punto di vista temporale, il materiale più vecchio presenta una geometria molto differente rispetto alla Nebulosa Omuncolo, in cui il materiale è stato espulso dai poli della stella e appare simmetrico.

“Abbiamo scoperto che una delle precedenti eruzioni è stata analogamente simmetrica, ma con un angolo totalmente differente”, ha spiegato Kiminki. “Ancora più sorprendente il fatto che l’eruzione più antica sia stata in un solo senso, il che suggerisce che fossero coinvolte due stelle, perché è improbabile che una stella espella materiale da una parte sola”.

“Non sappiamo realmente cosa stia succedendo in Eta Carinae, ma sapere che ha avuto importanti episodi eruttivi almeno per tre volte ci fa comprendere che qualsiasi siano le cause deve trattarsi di un processo ricorrente, perché sarebbe improbabile che ogni eruzione fosse causata da un meccanismo differente”, ha detto Kiminki.

Le eruzioni di Eta Carinae forniscono indizi fondamentali sulle ultime fasi instabili della vita di una stella davvero massiccia. I ricercatori che studiano le supernove hanno identificato una sottoclasse di esplosioni di supernova che sembra presentino violenti episodi eruttivi poco prima di esplodere. Smiths fa notare che Eta Carinae potrebbe essere un esempio di questo tipo.

“Sebbene non siano ancora chiari i meccanismi fisici sottostanti al famoso episodio esplosivo, ora sappiamo che non si è trattato di un evento isolato”, ha affermato Smith. “Ma si tratta di un indizio fondamentale per comprendere come muoiano le stelle molto massicce. Stelle come Eta Carinae a quanto pare rifiutano di andarsene tranquillamente nella notte”.

[ Barbara Bubbi ]

http://phys.org/news/2016-09-supernova-wasnt-tale-cosmic-eruptions.html

Credit: Nathan Smith/UA and NASA