La musica delle stelle rappresenta un fenomeno affascinante, generato da enormi vibrazioni provocate dalla rottura di bolle di gas all’interno di numerosi astri. Questo fenomeno si rivela una fonte preziosa di informazioni sulla storia e sul funzionamento interno delle stelle, superando le aspettative degli scienziati. Recenti ricerche hanno analizzato le firme di frequenza di un ampio campione di giganti stellari nel cluster M67, situato a quasi 3.000 anni luce dalla Terra. Grazie alle osservazioni effettuate dalla missione K2 del telescopio spaziale Kepler, i ricercatori hanno avuto l’opportunità unica di seguire l’evoluzione di queste stelle durante la maggior parte della loro fase gigante nel ciclo vitale. Durante questo studio, è emerso che le stelle tendono a “suonare” una parte specifica della loro melodia una volta che il loro strato esterno turbolento raggiunge una regione sensibile in profondità. Questa scoperta offre un nuovo e affascinante modo di comprendere non solo la storia delle stelle, ma anche quella dell’intera galassia.
Il suono delle stelle
Le stelle, come il nostro Sole, possiedono uno strato esterno gassoso che ricorda un pentolone d’acqua in ebollizione. Questo strato è soggetto a fenomeni noti come starquakes, durante i quali bolle di gas caldo risalgono e scoppiano sulla superficie, generando onde che si propagano attraverso l’intera stella, facendola vibrare in modi specifici. Queste vibrazioni, che si manifestano a frequenze risonanti particolari, possono essere rilevate attraverso sottili variazioni nella luminosità della stella. Analizzando le frequenze di ciascuna stella all’interno di un cluster, gli scienziati possono sintonizzarsi sulla canzone unica di quel gruppo di stelle. La nostra ricerca ha messo in discussione le precedenti assunzioni riguardanti le frequenze risonanti delle stelle giganti, rivelando che queste ultime offrono approfondimenti più dettagliati sugli strati interni delle stelle di quanto si fosse pensato in precedenza. Inoltre, il nostro studio ha aperto nuove strade per decifrare la storia della nostra Galassia.
La melodia di un cluster stellare
Gli astronomi hanno da tempo cercato di comprendere come stelle simili al nostro Sole evolvano nel corso del tempo. Uno dei metodi più efficaci per farlo è lo studio dei cluster, gruppi di stelle che si sono formate insieme e condividono la stessa età e composizione chimica. Il cluster M67 ha attirato particolare attenzione poiché ospita numerose stelle con una composizione chimica simile a quella del Sole. Proprio come i terremoti ci forniscono informazioni sull’interno della Terra, i starquakes rivelano i segreti nascosti sotto la superficie di una stella. Ogni stella “canta” una melodia unica, con frequenze determinate dalla sua struttura interna e dalle sue proprietà fisiche. Le stelle più massicce producono vibrazioni più profonde e lente, mentre quelle più piccole vibrano a toni più alti. È importante notare che nessuna stella emette una sola nota: ognuna di esse risuona con un intero spettro di suoni provenienti dal suo interno.
Una firma sorprendente
Tra le firme di frequenza più significative vi è il cosiddetto “piccolo intervallo”, un insieme di frequenze risonanti molto vicine tra loro. Nelle stelle più giovani, come il Sole, questa firma può fornire indizi preziosi su quanto idrogeno la stella ha ancora a disposizione per la fusione nel suo nucleo. Tuttavia, nelle giganti rosse, la situazione è differente. Queste stelle più mature hanno esaurito l’idrogeno nei loro nuclei, che ora risultano inattivi. La fusione dell’idrogeno, però, continua in uno strato che circonda il nucleo. Si era a lungo ritenuto che i piccoli intervalli in tali stelle offrissero poche nuove informazioni. Tuttavia, le recenti scoperte hanno dimostrato che questi intervalli possono rivelare molto di più sulla vita interna delle stelle.
Una nota bloccata
Durante le nostre misurazioni dei piccoli intervalli delle stelle nel cluster M67, siamo rimasti sorpresi nel constatare che questi rivelavano cambiamenti significativi nelle regioni interne di fusione della stella. Con l’ispessirsi dello strato di fusione dell’idrogeno, gli intervalli aumentavano; al contrario, quando lo strato si spostava verso l’interno, essi diminuivano. Ma la vera sorpresa è arrivata quando abbiamo scoperto che, a un certo punto, i piccoli intervalli si bloccavano. Era come se un disco stesse saltando su una nota. Abbiamo identificato che questo blocco si verifica durante una fase specifica della vita di una stella gigante, quando il suo involucro esterno, lo strato “bollente” che trasporta calore, cresce fino a costituire circa l’80% della massa totale della stella. In questo stadio, il confine interno dell’involucro raggiunge una regione altamente sensibile della stella, caratterizzata da una turbolenza estrema e da un cambiamento drastico nella velocità del suono. Questo cambiamento influisce notevolmente sulla propagazione delle onde sonore all’interno della stella. Abbiamo anche scoperto che la frequenza di blocco è distintamente influenzata dalla massa e dalla composizione chimica della stella, fornendo così un nuovo strumento per identificare le stelle in questa fase e stimare la loro età con maggiore precisione.
La storia della galassia
Le stelle possono essere considerate come registri fossili dell’universo. Esse portano con sé l’impronta degli ambienti in cui si sono formate, e il loro studio ci consente di ricostruire la storia della nostra galassia. La Via Lattea è cresciuta attraverso l’assimilazione di galassie più piccole, formando stelle in momenti diversi e in varie regioni. Migliori stime di età delle stelle attraverso la galassia ci aiutano a ricostruire questa storia con maggiore dettaglio. Cluster come M67 offrono anche uno sguardo sul futuro del nostro Sole, fornendo intuizioni sui cambiamenti che esso sperimenterà nel corso di miliardi di anni. Questa scoperta ci fornisce un nuovo strumento e un motivo per rivedere i dati già in nostro possesso. Con anni di osservazioni sismiche provenienti da tutta la Via Lattea, ora possiamo tornare a quelle stelle e “ascoltare” nuovamente, questa volta con la consapevolezza di cosa cercare.
