Superstelle Primordiali

Stelle primordiali supermassicce potrebbero essere responsabili della formazione dei buchi neri più antichi nell’Universo. Ma quanto può diventare grande una stella prima di collassare inevitabilmente in buco nero?

Sono stati osservati luminosissimi quasar, nuclei galattici attivi associati alla presenza di buchi neri supermassicci che si nutrono attivamente di materia, con dimensioni colossali, miliardi di masse solari, e a distanze assai remote. Questi oggetti mostruosi pongono una problematica: come possono avere acquisito così tanta massa in così poco tempo, sin dai primordi dell’Universo? Una teoria è che questi buchi neri si siano formati dal collasso diretto di stelle. Più grandi sono le stelle prima di collassare, maggiori sono le probabilità che il buco nero risultante sia in grado di crescere rapidamente. La spiegazione proposta nello studio implica l’esistenza di stelle supermassicce che si sarebbero formate nell’ambiente molto particolare del giovane Universo.

Quando nasce una stella gli addensamenti gassosi presenti nella vasta una nube molecolare si raffreddano, si frammentano e poi collassano in stelle di “normali” dimensioni. Secondo lo scenario proposto, negli aloni primordiali in cui nascono queste stelle supermassicce le molecole di idrogeno si spezzano, probabilmente a causa della radiazione ultravioletta proveniente da stelle già formate nelle vicinanze. Questo all’inizio impedirebbe agli aloni di raffreddarsi, e permetterebbe loro di crescere invece in massa e dimensione prima di cominciare a diventare più freddi e collassare infine per formare una stella.

Le stelle che si formano in base a questo scenario crescono rapidamente per diventare molto massicce, via via che il materiale dell’alone ricade nel nucleo a tassi poderosi di 0,01-10 masse solari per anno. Dopo un breve periodo di questo rapido accrescimento la stella supermassiccia collassa in buco nero per instabilità. Ma quanto può diventare massiccia una stella prima di collassare?

Per rispondere a questa questione un team di scienziati guidato da Tyrone Woods (Monash University, Australia) ha realizzato simulazioni sulla nascita, crescita ed eventuale collasso di stelle supermassicce in accrescimento. Il team ha scoperto che per tassi di accrescimento superiori a 0,1 masse solari per anno le stelle supermassicce collasserebbero in buchi neri quando giungono ad avere una massa di 150.000-330.000 masse solari. In base allo studio questo valore rappresenterebbe la massa massima dei buchi neri supermassicci formatisi in seguito a collasso diretto di stelle nel giovane Universo.

Con centinaia di migliaia di masse solari, questi quasar forniscono i probabili semi da cui sono cresciuti colossi di miliardi di masse solari quando il cosmo era ancora bambino. Secondo il team, pertanto, queste stelle titaniche potrebbero essere la chiave per spiegare la formazione dei più antichi e più luminosi quasar nell’Universo.
[ Barbara Bubbi ]

http://aasnova.org/2017/06/16/maxing-out-the-mass-of-early-stars/

Credit NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)