Riassunto:
Un gruppo di ricerca internazionale guidato dal Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha scoperto un raro sistema binario: una stella di piccola massa a circa 300 anni luce dalla Terra sta lentamente assorbendo materiale dalla sua stella compagna. Questo processo è diverso dal fenomeno precedentemente osservato delle stelle che inghiottiscono rapidamente i pianeti, ma si tratta di un trasferimento di massa stabile e a lungo termine che può durare anche miliardi di anni.
Questo sistema si chiama ZTF J0440+2325 e si trova nella Via Lattea. I due membri del sistema sono estremamente vicini tra loro e completano un'orbita ogni 87 minuti. L'oggetto più leggero è una nana bruna, circa 25 volte la massa di Giove; l'altra stella ha circa 85 volte la massa di Giove. Entrambi sono oggetti di piccola massa e l’intera orbita di una nana bruna può rientrare anche nel diametro del sole.
Le osservazioni tradizionali mostrano che la maggior parte dei pianeti orbitano attorno alle proprie stelle su orbite stabili, con solo pochi casi che mostrano che le stelle inghiottono rapidamente i pianeti che si avvicinano troppo. Questa scoperta mostra un modo di evoluzione completamente nuovo. I ricercatori hanno sottolineato in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Astronomy che questa è la prima volta che gli esseri umani osservano direttamente una stella di piccola massa mentre acquisisce continuamente e stabilmente materiale da un altro corpo celeste di piccola massa.
Questa scoperta ha avuto origine originariamente da un'osservazione insolita avvenuta alcuni anni fa. Kevin Birch, professore associato di fisica al MIT, ha notato un'insolita curva di luminosità mentre esaminava i dati osservativi dello Zwicky Transient Survey (ZTF). Invece della curva di luminosità a forma di campana comune alle esplosioni di supernova, questo bersaglio mostra fluttuazioni triangolari ricorrenti.
All'epoca, il gruppo di ricerca stava studiando un altro sistema chiamato "binario della vedova nera". In un tale sistema, una stella di neutroni densa e in rapida rotazione divorerà gradualmente la sua stella compagna meno massiccia. Tuttavia, le caratteristiche osservate del bersaglio appena scoperto non sono coerenti con quelle del sistema binario Black Widow. Secondo la teoria, la stella binaria vedova nera dovrebbe mostrare un evidente effetto di oscillazione reciproca, ma questo fenomeno non è apparso nei risultati dell'osservazione, il che ha impedito ai ricercatori di spiegare la sua vera identità per un certo periodo.
Negli ultimi anni, Burch e Aaron Householder, studente laureato del MIT, hanno riesaminato questo misterioso segnale. Fanno una congettura: se la massa complessiva del sistema è inferiore, il movimento orbitale tra i due corpi celesti sarà più fluido e non ci saranno oscillazioni violente. Per verificare questa idea, il gruppo di ricerca ha utilizzato più telescopi per condurre osservazioni di follow-up del bersaglio.
Le osservazioni mostrano che il sistema presenta un'oscillazione leggera ma misurabile. Attraverso l'analisi comparativa con i sistemi stellari binari conosciuti, i ricercatori hanno confermato che non contiene stelle di neutroni. Alla fine, hanno stabilito che si trattava di un sistema binario composto da una stella di piccola massa e una nana bruna, e che l’oscillazione era troppo piccola per essere causata da altri tipi di oggetti.
Dopo aver determinato le masse e i parametri orbitali dei due corpi celesti, il gruppo di ricerca ha studiato ulteriormente se esiste qualche fenomeno di trasferimento di materiale. In circostanze normali, il processo di accrescimento è più comune negli oggetti compatti come i buchi neri e le stelle di neutroni, e la loro forte gravità attirerà insieme il materiale della stella compagna per formare un disco di accrescimento.
Ma in questo sistema, l'accretore non è un buco nero molto piccolo, ma una stella con dimensioni effettive relativamente grandi. I ricercatori hanno utilizzato simulazioni al computer per tracciare il movimento delle particelle materiali sulla superficie delle nane brune, e i risultati hanno mostrato che questi materiali cadrebbero direttamente sulla superficie della stella invece di formare un tipico disco di accrescimento.
La simulazione ha inoltre confermato che questa è la prima volta che si scopre che una stella di piccola massa sta attivamente accumulando materiale da un altro oggetto di piccola massa. I ricercatori hanno spiegato che il materiale in caduta colpirà la superficie della stella a velocità estremamente elevate, un processo simile a quello di un asteroide che colpisce la Luna.
Questo impatto continuo spiega anche la curva di luminosità triangolare originariamente scoperta. Mentre le nane brune orbitano attorno alle loro stelle, nel campo visivo appaiono periodicamente punti caldi ad alta temperatura formati dalla caduta di materiale. Quando il punto caldo è rivolto verso la Terra, la luminosità raggiunge il suo picco, formando una forma d'onda triangolare regolare.
Il gruppo di ricerca stima che la massa consegnata ogni anno dalle nane brune alle stelle equivalga a circa un centomillesimo della massa della Terra. Una volta convertito, questo equivale al flusso di materiale di circa 40 milioni di autocarri con cassone ribaltabile pesanti al secondo, o alla massa corrispondente a circa 1,3 trilioni di burrito da mezzo chilo al secondo.
Sebbene questo valore sembri sorprendente, il tasso di perdita è ancora molto lento rispetto all'enorme massa della nana bruna stessa. Pertanto, i ricercatori ritengono che questo processo di "mangiamento" non finirà rapidamente, ma può continuare su scale temporali estremamente lunghe.
I ricercatori hanno sottolineato che la comprensione precedente dell'interazione tra stelle, pianeti e nane brune era solitamente che le stelle alla fine avrebbero inghiottito completamente queste ultime. Ad esempio, quando in futuro il Sole si evolverà in una gigante rossa, è probabile che la Terra si trovi ad affrontare un simile destino. Tuttavia, ZTF J0440+2325 mostra un'altra possibilità: la stella non necessariamente ingoia la stella compagna tutta in una volta, ma può gradualmente "cannibalizzare" la compagna in modo lungo e stabile, e continuare questo processo per miliardi di anni.
Una volta risolto con successo il mistero dei cambiamenti di luminosità del triangolo, il gruppo di ricerca intende cercare sistemi più simili. Sperano di usarlo per comprendere ulteriormente possibili nuovi meccanismi di interazione tra pianeti, nane brune e stelle ospiti, e per approfondire la comprensione umana del processo di evoluzione stellare.
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