Durante il Rinascimento inglese, la gente credeva che le stelle cadenti fossero luminari che cadevano dal cielo e presagi di calamità. Ma alla fine del 19° secolo, gli scienziati avevano stabilito che la verità era molto più banale. Quelle che oggi vengono comunemente chiamate stelle cadenti sono semplicemente piccoli pezzi di roccia o polvere che bruciano rapidamente quando entrano nell’atmosfera terrestre.
Ma la natura ha una sorpresa per te: le stelle cadenti esistono davvero.
Sono un astrofisico che studia la meccanica celeste – come si muovono oggetti come stelle, pianeti e galassie nello spazio.
Dal 2005 al 2014, un programma di osservazione monumentale che incorpora lo Sloan Digital Sky Survey e i telescopi del Fred Lawrence Whipple Observatory ha confermato una nuova classe di stelle che si muovono con una velocità così incredibile da poter sfuggire alla gravità delle loro galassie di origine.
Gli astronomi stanno appena iniziando a capire queste stelle cadenti della vita reale – chiamate stelle iperveloci – che viaggiano attraverso il cosmo a milioni di miglia all’ora.
Stelle rotanti e fionde
La storia delle stelle iperveloci inizia nel 1988, quando Jack Gilbert Hills, un teorico dei Los Alamos National Labs, ebbe un’idea ispirata: cosa accadrebbe se un sistema stellare binario, ovvero due stelle legate gravitazionalmente tra loro e orbitano intorno a un comune centro di massa – viaggiano vicino al massiccio buco nero al centro della Via Lattea? Hills ha calcolato che la forza di marea del buco nero potrebbe dividere in due il sistema binario.
Immagina due pattinatori sul ghiaccio che si tengono per mano e girano su se stessi finché all’improvviso non si lasciano andare. I due pattinatori voleranno via l’uno dall’altro. Allo stesso modo, quando due stelle in un sistema binario vengono divise da un incontro ravvicinato con un buco nero, voleranno via. In un tale incontro una stella potrebbe guadagnare abbastanza energia da essere lanciata completamente fuori dalla galassia.
Gli astronomi ora sanno che è così che nascono le stelle iperveloci.
Teoria, osservazioni e simulazioni
Dopo la pubblicazione del preveggente articolo di Hills, la comunità astronomica ha considerato le stelle iperveloci una possibilità intrigante, sebbene priva di prove osservative. Le cose sono cambiate nel 2005.
Durante l’osservazione delle stelle nell’alone della Via Lattea, un team di ricercatori che utilizzava l’Osservatorio MMT in Arizona si è imbattuto in qualcosa di inaspettato. Hanno osservato una stella in fuga dalla Via Lattea a quasi 2 milioni di mph (3,2 milioni di km/h). Questa era HVS1, la prima stella iperveloce conosciuta.
Le osservazioni raccontano parte della storia, ma per aiutare a rispondere ad altre domande – come ad esempio cosa succede al compagno dopo che si è separato dalla stella iperveloce – io e il mio consulente ci siamo rivolti alle simulazioni al computer. I nostri modelli prevedono che l’altra stella della coppia viene spesso lasciata in orbita attorno al buco nero più o meno allo stesso modo in cui la Terra orbita attorno al Sole.
Un altro risultato entusiasmante di questi sforzi di modellazione è stata la scoperta che a volte le due stelle possono scontrarsi l’una con l’altra. Quando ciò accade, le stelle possono fondersi in una stella molto più massiccia.
Se ti stavi chiedendo cosa potrebbe accadere a un pianeta in orbita attorno a una di queste stelle, abbiamo modellato anche quello. In un breve articolo del 2012, io e i miei colleghi abbiamo mostrato che il buco nero al centro della nostra galassia può espellere i pianeti fuori dalla Via Lattea a quasi il 5% della velocità della luce.
Ad oggi, non sono stati rilevati pianeti iperveloci, ma potrebbero benissimo essere là fuori, in attesa che qualche astronomo li capti.
Non tutte le stelle veloci lasciano la galassia
Utilizzando i dati della sonda spaziale Gaia, lanciata nel 2013, io e i miei colleghi abbiamo scoperto che alcune delle stelle che la comunità astronomica aveva precedentemente considerato “stelle iperveloci” sono in realtà probabilmente legate alla galassia della Via Lattea.
Anche se questo risultato può sembrare deludente, in realtà rivela due punti critici. Primo, ci sono diversi meccanismi per accelerare le stelle ad alte velocità. Oggi gli astronomi conoscono migliaia di stelle veloci. Tuttavia, solo perché una stella si sta muovendo velocemente non la rende necessariamente una stella iperveloce non legata alla Via Lattea. In secondo luogo, le vere stelle iperveloci che stanno fuggendo dalla Via Lattea potrebbero essere più rare di quanto si pensasse in precedenza.
Il futuro è luminoso e veloce
Trovo entusiasmante che esistano delle vere stelle cadenti. È altrettanto sorprendente che lo studio delle loro traiettorie e velocità possa aiutare a rispondere ad alcune delle domande più importanti della scienza odierna.
Ad esempio, le stelle iperveloci potrebbero offrire indizi sulla natura e la distribuzione della materia oscura nell’universo. Le stelle iperveloci potrebbero anche essere la chiave per capire se c’è più di un buco nero al centro della galassia.
I miei studenti stanno usando il Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA per cercare pianeti intorno a queste stelle incredibilmente veloci. La scoperta anche di un solo pianeta attorno a una stella iperveloce cambierà per sempre le idee sulla formazione e sulla sopravvivenza planetaria.
Queste stelle sono veloci, ma lentamente stanno facendo luce sui segreti della natura. Anche se potresti non essere in grado di vedere una vera stella cadente con i tuoi occhi, puoi certamente esprimere un desiderio su di essa.
Autore
Idan Ginsburg, Academic Faculty in Physics & Astronomy Georgia State University
