Anche le Stelle Mostro non violano l’ipotesi del Big Bang

Ammasso R136. Immagine Hubble Space Telescope

Al 2010 risale la scoperta  di quattro Stelle Mostro, così chiamate a causa della loro massa (pari a circa 300 volte quella del Sole). A dispetto della loro incredibile luminosità, questi oggetti esotici, localizzati nell’ammasso R-136, all’interno della galassia della Grande Nube di Magellano (LMC), paiono essere unici.
Prima della loro scoperta si pensava che la massa di una stella non potesse superare il limite massimo di 150 masse solari.  Dal momento che questo limite è legato alle teorie del Big Bang e della formazione stellare, le quattro Stelle Mostro sembravano porre una pesante ipoteca sulla veridicità o, quanto meno, sull’universalità di queste teorie. “Non solo un limite massimo quanto alla massa, ma anche gli ingredienti della massa totale di qualsiasi gruppo stellare appena nato sembrano identici in ogni regione dell’Universo”, spiega Pavel Kroupa.

Il gruppo di astronomi dell’Università di Bonn che collabora con Kroupa ha formulato una spiegazione dell’esistenza delle Stelle Mostro in grado di salvare le attuali teorie sulla formazione dell’Universo: mediante una simulazione al computer, gli scienziati sostengono che le quattro stelle ultramassicce si sarebbero formate a seguito della fusione di coppie binarie di stelle. Lo studio sta per essere pubblicato nella rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ecco gli estremi del paper: Sambaran Banerjee, Pavel Kroupa, Seungkyung Oh., The emergence of super-canonical stars in R136-type star-burst clusters, “MNRAS”, 2012 (in corso di stampa).

La Grande Nube di Magellano (LMC) è una galassia nana, con ogni probabilità un satellite; è situata ad una distanza di 160.000 anni luce ed è la più grande delle Nubi di Magellano della Via Lattea. Dopo la Galassia Nana Ellittica del Sagittario e la Galassia Nana Ellittica del Cane Maggiore, la LMC è la terza galassia più vicina alla nostra; le varie stelle che la popolano formano ampie regioni di differente ampiezza. La più grande, la Nebulosa Tarantola (nota anche come 30 Doradus), è quella che contiene le quattro Stelle Mostro. In prossimità del centro della 30 Doradus si trova l’ammasso R-136, la più brillante nursery stellare non solo della LMC, ma di tutto il Gruppo Locale che contiene oltre 50 galassie, compresa la nostra.

Le quattro Stelle Mostro solo apparentemente rappresentano un’eccezione rispetto ai parametri di massa stellare. Ora, per quale motivo la loro scoperta non implica che la formazione delle stelle della regione 30 Doradus avvenga secondo regole differenti rispetto a quelle valide per le altre zone dell’Universo? Ammettere questa possibilità significa mettere in discussione una premessa fondamentale della moderna astronomia, quella concernente la natura dei processi di formazione delle stelle.

Sambaran Banerjee, Seungkyung Oh e Pavel Kroupa hanno simulato al computer le interazioni tra le stelle dell’ammasso R-136. La simulazione è dinamica: ciò implica che comprende un cluster di oltre 170mila stelle nella loro evoluzione nel tempo. Al compimento della simulazione il computer ha risolto più volte oltre 510mila equazioni includendo le reazioni nucleari (e l’energia rilasciata) da collisioni tra le varie stelle.
Questo tipo di simulazione,  nota come ‘Direct N-Body Simulations’, è il sistema migliore per simulare ed osservare, modellisticamente, i gruppi di stelle. I ricercatori di Bonn hanno utilizzato il Direct N-Body Simulations implementato, però, dal codice NBODY6 sviluppato da Sverre Aarseth, ricercatore dell’Istituto di Astronomia di Cambridge. Mediante l’hardware così potenziato è stato possibile dimostrare che quello della genesi delle Stelle Mostro non è affatto un mistero.

“Nell’evoluzione dell’ammasso in cui sono contenute appaiono molto presto. Dato l’elevato numero di stelle accoppiate in sistemi binari molto stretti, le collisioni in cui due stelle si fondono in oggetti più grandi sono eventi abbastanza frequenti. Questi oggetti di massa così elevata sono dello stesso tipo di quelli osservati in R-136”, spiega Banerjee. Ma quando si verificano collisioni di questo tipo? Con ogni probabilità quando all’interno di un sistema binario due stelle, ruotando molto vicine, vengono deviate dalla loro orbita standard a causa dall’attrazione gravitazionale esercitata dai clusters di stelle vicine.
Di per sé la deviazione non è un principio esplicativo sufficiente: la collisione si verifica solo quando l’orbita iniziale di una delle due stelle, o di entrambe, è abbastanza stretta da consentire la collisione tra le due (e la correlativa entrata dell’una nell’orbita dell’altra). “Dato che la collisione tra stelle ultramassicce è abbastanza semplice da spiegare, le teorie sulla formazione stellare mantengono la loro universalità esplicativa”, conclude Kroupa.