Un mistero cosmico: il telescopio ESO cattura la scomparsa di una stella massiccia

Usando il Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale, gli astronomi hanno scoperto l'assenza di una stella massiccia instabile in una galassia nana. Gli scienziati pensano che questo potrebbe indicare che la stella è diventata meno luminosa e parzialmente oscurata dalla polvere. Una spiegazione alternativa è che la stella è crollata in un buco nero senza produrre una supernova. "Se fosse vero", afferma Andrew Allan del Trinity College di Dublino, Irlanda, caposquadra e dottorando, "questa sarebbe la prima individuazione diretta di una tale stella mostruosa che porrebbe fine alla sua vita in questo modo."

Un mistero cosmico: il telescopio ESO cattura la scomparsa di una stella massiccia

Usando il Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale, gli astronomi hanno scoperto l'assenza di una stella massiccia instabile in una galassia nana. Gli scienziati pensano che questo potrebbe indicare che la stella è diventata meno luminosa e parzialmente oscurata dalla polvere. Una spiegazione alternativa è che la stella è crollata in un buco nero senza produrre una supernova. "Se fosse vero", afferma Andrew Allan del Trinity College di Dublino, Irlanda, caposquadra e dottorando, "questa sarebbe la prima individuazione diretta di una tale stella mostruosa che porrebbe fine alla sua vita in questo modo."

Tra il 2001 e il 2011, vari team di astronomi hanno studiato la misteriosa stella massiccia, situata nella galassia nana Kinman, e le loro osservazioni hanno indicato che era in una fase avanzata della sua evoluzione. Allan e i suoi collaboratori in Irlanda, Cile e Stati Uniti volevano scoprire di più su come le stelle enormi abbiano posto fine alle loro vite e l'oggetto in Kinman Dwarf sembrava l'obiettivo perfetto. Ma quando hanno indicato il VLT dell'ESO sulla lontana galassia nel 2019, non sono più riusciti a trovare le firme rivelatrici della stella. "Invece, siamo rimasti sorpresi nello scoprire che la stella era scomparsa!" dice Allan, che ha condotto uno studio sulla stella pubblicato oggi su Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .

Situata a circa 75 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dell'Acquario, la galassia nana Kinman è troppo lontana per gli astronomi per vedere le sue singole stelle, ma possono rilevare le firme di alcuni di essi. Dal 2001 al 2011, la luce della galassia ha costantemente dimostrato che ospitava una stella "variabile blu luminosa" circa 2,5 milioni di volte più luminosa del Sole. Le stelle di questo tipo sono instabili, mostrando occasionali cambiamenti drammatici nei loro spettri e luminosità. Anche con questi cambiamenti, le variabili blu luminose lasciano tracce specifiche che gli scienziati possono identificare, ma erano assenti dai dati raccolti dal team nel 2019, lasciandoli a chiedersi cosa fosse successo alla stella. "Sarebbe estremamente insolito che una stella così massiccia scompaia senza produrre una brillante esplosione di supernova", afferma Allan.

Il gruppo ha prima orientato lo strumento ESPRESSO verso la stella nell'agosto 2019, utilizzando contemporaneamente i quattro telescopi da 8 metri del VLT. Ma non sono stati in grado di trovare i segni che precedentemente indicavano la presenza della stella luminosa. Pochi mesi dopo, il gruppo ha provato lo strumento X-shooter, anche su VLT dell'ESO, e ancora una volta non ha trovato tracce della stella.

"Potremmo aver rilevato una delle stelle più imponenti dell'Universo locale che si addentra dolcemente nella notte", afferma il membro del team Jose Groh, anch'egli del Trinity College di Dublino. "La nostra scoperta non sarebbe stata fatta senza usare i potenti telescopi ESO da 8 metri, la loro strumentazione unica e il rapido accesso a tali capacità a seguito del recente accordo dell'Irlanda di aderire all'ESO". L'Irlanda è diventata uno stato membro dell'ESO a settembre 2018.

Il team si è quindi rivolto ai dati più vecchi raccolti utilizzando X-shooter e lo strumento UVES sul VLT dell'ESO, situato nel deserto cileno di Atacama, e altri telescopi altrove. "La struttura dell'archivio scientifico dell'ESO ci ha permesso di trovare e utilizzare i dati dello stesso oggetto ottenuto in 2002 e 2009 ", afferma Andrea Mehner, astronomo dello staff dell'ESO in Cile, che ha partecipato allo studio. "Il confronto degli spettri UVES ad alta risoluzione del 2002 con le nostre osservazioni ottenute nel 2019 con il più recente spettrografo ESPRESSO dell'ESO è stato particolarmente rivelatore, sia dal punto di vista astronomico che da quello della strumentazione."

I vecchi dati indicavano che la stella nel Kinman Dwarf avrebbe potuto subire un periodo di forte esplosione che probabilmente si è conclusa qualche tempo dopo il 2011. Le stelle variabili blu luminose come questa sono inclini a sperimentare esplosioni giganti nel corso della loro vita, causando le stelle 'tasso di perdita di massa a picco e la loro luminosità per aumentare drammaticamente.

Sulla base delle loro osservazioni e modelli, gli astronomi hanno suggerito due spiegazioni per la scomparsa della stella e la mancanza di una supernova, in relazione a questo possibile sfogo. L'esplosione potrebbe aver provocato la trasformazione della variabile blu luminosa in una stella meno luminosa, che potrebbe anche essere parzialmente nascosta dalla polvere. In alternativa, il team afferma che la stella potrebbe essere crollata in un buco nero, senza produrre un'esplosione di supernova. Questo sarebbe un evento raro: la nostra attuale comprensione di come muoiono stelle di massa indica che la maggior parte di loro mette fine alla propria vita in una supernova.

Sono necessari studi futuri per confermare quale destino è successo a questa stella. Progettato per iniziare le operazioni nel 2025, Extremely Large Telescope (ELT) dell'ESO sarà in grado di risolvere stelle in galassie lontane come Kinman Dwarf, aiutando a risolvere misteri cosmici come questo.