La veduta più nitida del disco di polvere che circonda una stella senescente

L'interferometro del VLT (o VLTI) all'Osservatorio dell'ESO al Paranal in Cile ha ottenuto l'immagine più nitida di sempre del disco di polvere che circonda una stella senescente. Per la prima volta si possono confrontare queste strutture con quelle delle stelle giovani - e appaiono sorprendendemente simili. È anche possibile che un disco che si manifesta alla fine della vita di una stella possa creare una seconda generazione di pianeti.

Mentre si incamminano verso la fine della propria vita, molte stelle sviluppano dischi stabili di gas e polvere intorno a sè. Questo materiale è stato espulso dai venti stellari, mentre la stella stava attraversando la fase di gigante rossa nella sua evoluzione. Questi dischi assomigliano a quelli che formano i pianeti intorno alle stelle giovani. Ma finora gli astronomi non hanno potuto confrontare le due classi di dischi, quelli che si formano all'inizio con quelli che si formano alla fine del ciclo vitale di una stella.

Pur essendo presenti molti dischi associati a stelle giovani sufficientemente vicini a noi per poter essere studiati in dettaglio, non ci sono stelle vecchie altrettanto vicine per cui si possano ottenere immagini dettagliate dei dischi.

Ma ora la situazione è cambiata. Un'equipe di astronomi guidata da Michel Hillen e Hans Van Winckel dell'Instituut voor Sterrenkunde di Leuven, Belgio, ha sfruttato tutta la potenza dell'interferometro del VLT (VLTI o Very Large Telescope Interferometer) all'Osservatorio dell'ESO in Paranal, Cile, equipaggiato con lo strumento PIONIER e il nuovo rivelatore RAPID, appena aggiornato.

Il loro obiettivo era la stella doppia e vecchia IRAS 08544-4431 [1] a circa 4000 anni luce dalla Terra, nella costellazione meridionale delle Vele. Questa stella doppia è formata da una stella rossa gigante, che ha espulso materia nel disco di polvere circostante, e da una stella più normale, meno evoluta, che le orbita vicino.

Jacques Kluska, della Exeter University, Regno Unito, e membro dell'equipe spiega: "Combinando la luce di diversi telescopi dell'interferometro del VLT abbiamo ottenuto un'immagine di eccezionale nitidezza - equivalente a quella che vedrebbe un telescopio da 150 metri di diametro. La risolzione è cosi elevata che, per confronto, potremmo determinare la dimensione e la forma di una moneta da un euro vista a distanza di duemila chilometri".

Grazie alla nitidezza senza precedenti delle immagini [2] del VLTI e a nuove tecniche di produzione delle immagini in grado di rimuovere la stella centrale dall'immagine per rivelare ciò che la circonda, l'equipe ha potuto separare gli elementi costitutivi del sistema IRAS 08544-443 per la prima volta.

La struttura più appariscente dell'immagine è l'anello, chiaramente risolto. Il bordo interno del disco di polvere, visto per la prima volta in queste osservazioni, corrisponde molto bene con l'inizio previsto del disco di polvere: più vicino alla stella la polvere evapora a causa della radiazione stellare violenta.

"Siamo rimasti sorpresi dal trovare un debole bagliore proabilmente dovuto a un piccolo disco di accrescimento intorno alla stella compagna. Sapevamo che la stella era doppia, ma non ci aspettavamo di vedere la compagna direttamente. È grazie al salto di qualità del nuovo rivelatore PIONIER che possiamo vedere le regioni più interne di questo sistema distante", aggiunge il primo autore Michel Hillen.

L'equipe trova che i dischi intorno alla stelle vecchie sono proprio molto simili ai dischi da cui si formano i pianeti intorno alla stelle giovani. Se una seconda generazione di pianeti si possa formare intorno a queste stelle vecchie è ancora da dimostrare, ma è una possibilità molto interessante.

"Le nostre osservazioni e i nostri modelli aprono una nuova finestra allo studio della fisica dei dischi, così come dell'evoluzione stellare nelle stelle doppie. Per la prima volta l'interazione complessa tra un sistema binario stretto e il loro ambiente polveroso può essere risolta nello spazio e nel tempo" conclude Hans Van Winckel.

[1] Il nome dell'oggetto indica che è sorgente di radiazione infrarossa, rivelata e catalogata dal satellite IRAS prima del 1990.

[2] La risoluzione del VLTI, con i quattro telescopi ausiliari (AT), era di circa un milliarcosecondo (1 millesimo di un 3600esimo di grado).

Questi risultati sono stati descritti nell'articolo “Imaging the dust sublimation front of a circumbinary disk”, di M. Hillen et al., che verrà pubblicato come lettera nella rivista Astronomy & Astrophysics.

L'equipe è composta da M. Hillen (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, Belgio), J. Kluska (University of Exeter, Exeter, Regno Unito), J.-B. Le Bouquin (UJF-Grenoble 1/CNRS-INSU, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Francia), H. Van Winckel (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, Belgio), J.-P. Berger (ESO, Garching, Germania), D. Kamath (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, Belgio) e V. Bujarrabal (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Spagna).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.