Stelle in fuga potrebbero influenzare il cosmo ben oltre le loro galassie di origine

Decine di stelle fuggitive sono state sorprese in fuga da un denso ammasso stellare in una galassia satellite della Via Lattea. Lo sciame di stelle veloci potrebbe significare che tali fuggitivi hanno avuto una maggiore influenza sull'evoluzione cosmica rispetto a quanto precedentemente pensato, gli astronomi riferiscono l'9 ottobre su Nature.

Le stelle massive nascono in ammassi giovani, così vicini tra loro che possono spingere l'una l'altra fuori posto. A volte, gli incontri tra coppie di stelle massicce o le esplosioni di supernove vicine possono mandare una stella a tutta velocità fuori dall'ammasso, per cercare la sua fortuna nella galassia più ampia e oltre.

L'astronomo Mitchel Stoop e i suoi colleghi hanno cercato stelle fuggitive intorno a un enorme ammasso di stelle massive chiamato Radcliffe 136 utilizzando dati dall'astronave Gaia relativi alle velocità e posizioni di miliardi di stelle (SN: 6/13/22). R136 si trova a circa 170.000 anni luce dalla Terra nella Grande Nube di Magellano, una galassia nana che orbita attorno alla Via Lattea.

L'ammasso "è un oggetto iconico", dice l'astrofisica Sally Oey dell'Università del Michigan ad Ann Arbor, che non è stata coinvolta nel nuovo lavoro. La vista dal vicinato della Terra è così chiara, "possiamo davvero guardare le cose da vicino e personalmente."

Studi precedenti avevano trovato alcune stelle in fuga dall'ammasso (SN: 5/7/10). Ma in una ricerca più ampia, Stoop ha scoperto che ben 55 stelle erano fuggite a velocità superiori a circa 100.000 chilometri all'ora negli ultimi 3 milioni di anni.

"È un numero incredibile da pensare", dice Stoop. L'osservazione suggerisce che fino a un terzo delle stelle più luminose e massicce nate nell'ammasso hanno lasciato la casa.

Questo significa che le stelle fuggitive potrebbero essere una forza sottovalutata nell'universo. Queste stelle massive, di circa cinque a 140 volte la massa del sole, emettono radiazioni ultraviolette e venti stellari supersonici che possono modellare il gas e la polvere intorno a loro (SN: 7/11/22). Alla fine della loro vita, le stelle pesanti esplodono come supernove, diffondendo elementi pesanti in tutta la galassia (SN: 7/7/21).

"Prima, ci si aspettava che forse ci fossero solo un pugno di fuggiaschi", dice Stoop. Ma a causa del loro presunto scarso numero, dice, sarebbero stati esclusi da studi e simulazioni. Se invece ciascun ammasso perde circa un terzo delle sue stelle verso la galassia circostante, o persino lo spazio tra le galassie, "potrebbero forse avere un contributo importante nello scaricare tutti questi fotoni ultravioletti nel mezzo intergalattico".

Questi fuggiaschi potrebbero anche aver avuto una profonda influenza sull'evoluzione dell'universo primordiale. Entro alcuni centinaia di milioni di anni dal Big Bang, più di 13 miliardi di anni fa, una qualche fonte di radiazione ultravioletta ha spogliato gli elettroni da una nube pervasiva di atomi di idrogeno, un fenomeno chiamato reionizzazione (SN: 11/7/19).

Gli astronomi pensano che la maggior parte dei fotoni, o particelle di luce, che hanno dissipato la nebbia cosmica siano provenuti da galassie nane (SN: 2/6/17). Ma le simulazioni hanno scoperto che solo una frazione dei fotoni necessari può sfuggire dagli ambienti di quelle galassie. Le stelle fuggitive potrebbero aiutare a colmare la differenza, dice Stoop.

"Forse questo è accaduto anche nelle galassie [dell'universo primordiale], durante l'epoca della reionizzazione," dice.

Oey dice: "Non c'è dubbio che le stelle fuggitive siano davvero importanti e siano state sottovalutate." Ma, dice, ci sono altri modi per ottenere radiazioni ionizzanti dalle galassie, e non è chiaro quanto la inclusione delle stelle fuggitive farebbe la differenza.

Il momento della fuga delle stelle da R136 potrebbe anche gettare un'incognita sulla maggiore rilevanza delle stelle fuggitive per la reionizzazione.

Sorprendentemente, le stelle non sono tutte migrate in un'unica ondata. Gli scienziati sanno questo perché hanno le velocità e le distanze delle stelle e possono calcolare quando hanno iniziato la loro fuga. La maggior parte dei fuggiaschi è fuggita da R136 in tutte le direzioni circa 1,8 milioni di anni fa, quando l'ammasso stava formandosi. È quello che ti aspetteresti se fossero stati cacciati fuori dagli incontri con altre stelle massicce.

Ma 16 dei fuggitivi hanno lasciato l'ammasso più di recente, solo circa 200.000 anni fa. E stavano fuggendo tutti nella stessa direzione. Stoop e i suoi colleghi pensano che la fuga di quelle stelle potrebbe essere stata innescata da una fusione con un altro ammasso.

"Sembra essere un evento piuttosto unico," dice l'astrofisica Kaitlin Kratter dell'Università dell'Arizona a Tucson. Se la doppia espulsione di R136 è insolita, potrebbe essere difficile estrapolare quante stelle altri ammassi perdano verso i loro dintorni cosmici. Trovare prove di onde simili in altri ammassi aiuterebbe a risolvere la questione.