Fotografato per la prima volta il movimento del gas sulla superficie di una stella diversa dal Sole

La superficie di una stella come il Sole è un costante ribollire di gas caldissimo. Lo vediamo ogni giorno nel Sole, ma finora non avevamo mai visto da vicino questo comportamento in una stella diversa dalla nostra.

Ora, per la prima volta, gli astronomi hanno ottenuto le immagini di una stella che non è il Sole con un dettaglio sufficiente a tracciare il movimento del gas che forma bolle sulla sua superficie. Le riprese sono state effettuate tra luglio e agosto 2023 dal radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) dell’ESO, in Cile.

Le immagini, uniche e prime assolute nel loro genere, mostrano gigantesche bolle di gas caldo, 75 volte più grandi dello stesso Sole, che appaiono sulla superficie e sprofondano di nuovo nell’interno della stella R Doradus, una gigante rossa a circa 180 anni luce da qui.

I moti convettivi delle stelle

Le stelle generano energia nel loro nucleo, dove gli atomi si combinano a temperature e pressioni estremamente elevate. Questa energia prodotta nel cuore della stella deve essere trasportata verso l’esterno, e uno dei principali meccanismi attraverso cui ciò avviene è la convezione.

In questa fase, grandi bolle di gas incandescente si sollevano dal nucleo verso la superficie, dove si raffreddano e ricadono verso l’interno, creando un continuo ciclo di risalita e discesa. Questo processo non solo redistribuisce l’energia, ma permette anche di mescolare gli elementi pesanti, come il carbonio, l’azoto e altri prodotti della fusione, all’interno della stella.

La convezione ha un ruolo fondamentale non solo nella struttura interna delle stelle, ma anche nella formazione dei venti stellari, che espellono nello spazio gli elementi creati, favorendo la nascita di nuove stelle, pianeti e altri corpi celesti. Tuttavia, nonostante l’importanza di questo fenomeno, tracciare in dettaglio i moti convettivi in stelle diverse dal Sole è sempre stato estremamente difficile, fino a tempi recenti.

Immagini senza precedenti di una stella che non è il Sole

Utilizzando ALMA, un team di ricerca è riuscito a ottenere immagini ad alta risoluzione della superficie di R Doradus, una stella gigante rossa nella costellazione del Dorado con un diametro circa 350 volte quello del Sole ma una massa molto simile, perché gonfia e nelle ultime fasi della sua vita. Le grandi dimensioni e la vicinanza alla Terra la rendono un bersaglio ideale per osservazioni dettagliate, anche perché è abbastanza simile a come apparirà il nostro Sole tra 5 miliardi di anni, quando diventerà una gigante rossa.

“La convezione crea la splendida struttura granulare visibile sulla superficie del Sole, ma è difficile da vedere su altre stelle” ha spiegato Theo Khouri, ricercatore presso la Chalmers e coautore dello studio. “Con ALMA, ora abbiamo potuto non solo vedere direttamente i granuli convettivi, con una dimensione 75 volte quella del Sole!, ma anche misurarne per la prima volta la velocità”.

In questo video vediamo una animazione ricreata a partire dalle immagini ALMA di R Doradus. Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.

I granuli di R Doradus sembrano muoversi con un ciclo di un mese, più velocemente di quanto gli scienziati si aspettassero in base al funzionamento della convezione nel Sole che noi conosciamo. Non sono riusciti a spiegare la ragione di questa differenza, ma studi futuri potrebbero farlo.

“È spettacolare pensare che ora possiamo visualizzare direttamente i dettagli sulla superficie di stelle così lontane” afferma Behzad Bojnodi Arbab, studente di dottorato presso la Chalmers e coinvolto nello studio, “e osservare una fisica che fino a oggi era osservabile praticamente solo per il Sole”.

In futuro, altre osservazioni come quelle effettuate ora su R Doradus potrebbero permettere di capire ancora meglio come si comportano stelle come il Sole, anche quando diventano fredde, grandi e ribollenti come R Doradus.

Lo studio, pubblicato su Nature, è reperibile qui.