C’è un buco nel diagramma Hertzsprung-Russell

Diagramma H-R che mostra molte delle stelle conosciute della nostra galassia, la Via Lattea. Crediti: Eso

Il diagramma di Hertzsprung-Russell (H-R) è un grafico che mette in relazione la temperatura effettiva di una stella e la sua luminosità (o anche l’indice di colore e la magnitudine, nella sua versione osservativa conosciuta come diagramma colore-magnitudine), entrambe dipendenti strettamente dalle caratteristiche intrinseche della stella (massa, età e composizione chimica). Rappresenta uno degli strumenti più importanti nell’astronomia stellare e fornisce informazioni fondamentali su molti tipi di stelle, in quanto da esso è possibile ricavare quantità dalle quali dipende la posizione della stella nel diagramma stesso: dimensioni, metallicità e, naturalmente, lo stato evolutivo. Il diagramma di Hertzsprung-Russell è una specie di “ritratto di famiglia” delle stelle presenti nella nostra galassia e permette di confrontare “a colpo d’occhio” stelle come il Sole, Altair, Alpha Centauri, Betelgeuse, la stella polare e Sirio.

Un recente studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters, guidato da astronomi della Georgia State University e basato su misurazioni presentate nella seconda release dei dati di Gaia (Dr2), riporta come sia stato trovato un sottile gap nel diagramma H-R, ossia una stretta striscia (circa 0.05 magnitudini) meno popolata di stelle localizzata nella regione caratteristica delle stelle nane rosse, che sono molto più piccole e più fredde del Sole, ma rappresentano tre stelle su quattro nei dintorni della nostra stella. Questa scoperta parrebbe fornire nuove informazioni sulla struttura interna delle stelle di bassa massa presenti nella Via Lattea. Il gap è stato riscontrato in campioni estratti dalla Dr2, a varie distanze, e non riguarda solo la fotometria di Gaia, bensì appare anche quando si utilizza la fotometria near-Ir (Nir), ovvero nel vicino infrarosso. Gli autori suggeriscono che abbia un’origine astrofisica collegata al modo in cui viene trasferita l’energia all’interno della stella: potrebbe indicare dove si verifica il cambiamento interno nella struttura delle stelle, evidenziando dove le stelle passano dall’essere più grandi e per lo più convettive, con uno strato radiativo sottile, a essere più piccole e completamente convettive. Ricordiamo che radiazione e convezione sono due modi per trasferire energia dall’interno di una stella alla sua superficie: il trasferimento radiativo, nel quale l’energia si trasferisce attraverso lo spazio per irraggiamento, e il trasferimento convettivo nel quale l’energia viene trasferita da un luogo ad un altro attraverso il movimento del fluido.

Porzione del diagramma H-R delle stelle della Dr2 entro 100 parsec, nella quale è evidente il sottile gap che attraversa la sequenza principale a magnitudine circa 10. Crediti: The American Astronomical Society/ESA/Gaia/DPAC/Georgia State University

Nel 2013, l’Agenzia Spaziale Europea (Esa) ha lanciato il satellite Gaia per fare un censimento delle stelle della nostra galassia e creare una mappa tridimensionale. Nell’aprile 2018, l’Esa ha rilasciato i risultati di questa missione: una mappa di oltre un miliardo di stelle presenti nella Galassia, un numero 10.000 volte superiore al numero di stelle fino ad allora conosciute, con una stima molto accurata della loro distanza. Il gruppo di ricerca guidato dalla Georgia State University ha tracciato quasi 250.000 di queste stelle sul diagramma H-R ed è stato in grado di rivelare il gap. «Siamo stati piuttosto entusiasti nel vedere questo risultato, che ci fornisce nuovi spunti sulla struttura e sull’evoluzione delle stelle», ha affermato Wei-Chun Jao, primo autore dello studio e astronomo del Dipartimento di Fisica e Astronomia alla Georgia State University. Il team sta ora cercando di capire il perché di questo gap. Usando i risultati di un modello teorico computerizzato che simula l’attività all’interno delle stelle, sembra che il gap sia correlato a un cambiamento di struttura (diminuzione del raggio) che si verifica nella regione di transizione tra stelle parzialmente convettive e stelle completamente convettive.

Satellite Gaia. Copyright: ESA/Gaia/DPAC

Media Inaf ha chiesto un commento a Antonella Vallenari, astronoma dell’Inaf presso l’ Osservatorio Astronomico di Padova, esperta nello studio delle popolazioni stellari risolte e membro del team di Gaia dal 1999. «La precisione della astrometria di Gaia è incredibile: solo guardando i dati, senza analisi sofisticate, si possono fare scoperte entusiasmanti. La posizione di una stella nel diagramma H-R indica la sua massa. La natura vera di questo gap deve ancora essere capita interamente, ma potrebbe essere dovuta al fatto che stelle più brillanti del gap hanno un core convettivo e un piccolo inviluppo radiativo, mentre le stelle più deboli sono interamente convettive. La presenza del gap indicherebbe questo cambiamento nella struttura della stella. I modelli stellari hanno problemi a riprodurre queste stelle, e non prevedono la presenza di questo gap. La scoperta di questo gap ci dimostra che ci sono aspetti nella evoluzione delle stelle che non abbiamo ancora compreso pienamente ed è solo una delle scoperte che ci aspettiamo da Gaia».

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Fonte: C’è un buco nel diagramma Hertzsprung-Russell