Gli ammassi aperti sono in media più giovani degli ammassi globulari, ma coprono un vasto intervallo di epoche di formazione, e i loro esemplari più anziani rivaleggiano in età con gli ammassi globulari.
Un bellissimo ammasso aperto: le Pleiadi.
Si potrebbe pensare che la giovane età degli ammassi aperti sia confermata senza ombra di dubbio dalla presenza delle giganti blu, stelle di grande massa, molto calde e molto luminose. Pur avendo una quantità sensibilmente maggiore di “combustibile” rispetto a stelle di massa minore, lo consumano a un ritmo assai più elevato, il che permette loro di sopravvivere per tempi dell’ordine dei milioni di anni: poca cosa per una stella, considerato che il Sole ha circa cinque miliardi di anni ed è soltanto di mezza età. Le giganti blu, che si incontrano di frequente negli ammassi aperti, sono invece del tutto assenti in quelli globulari, dove non c’è traccia di formazione stellare.
Non si tratta però di un argomento decisivo: la presenza di stelle giovani in un ammasso non esclude di per sé la possibilità che l’ammasso si fosse formato molto tempo prima della loro nascita. Ci sono comunque altre due evidenze osservative che confermano la differenza media d’età tra i due tipi di ammassi.
La prima riguarda la metallicità. In astronomia si dicono “metalli” tutti gli elementi più pesanti dell’elio. Essi costituiscono una parte molto piccola della massa dell’Universo, ma sono fondamentali per la sua comprensione. Si ritiene che siano i prodotti di scarto delle reazioni di fusione nucleare all’interno delle stelle, e che vengano liberati nello spazio dalle esplosioni delle supernove. Più passa il tempo, più supernove esplodono, e più aumenta la quantità di metalli nel mezzo interstellare.
Uno splendido ammasso globulare: M80
Ora, le stelle degli ammassi globulari mostrano un contenuto di metalli sensibilmente inferiore alle stelle degli ammassi aperti. Ciò vuol dire che la materia prima da cui hanno avuto origine era meno “contaminata”, il che porta a concludere che si siano formati prima.
Anche qui, però, c’è spazio per un’obiezione: se le stelle degli ammassi globulari hanno meno metalli, non potrebbe voler dire che ne hanno prodotti di meno durante la propria esistenza, e che quindi sono più giovani? Questa spiegazione alternativa trascura il fatto che la metallicità è misurata studiando le atmosfere stellari, ovvero gli strati più superficiali delle stelle, non ancora contaminati dalle reazioni nucleari dell’interno. Si tratta dunque di misure rappresentative della materia da cui le stelle si sono formate.
Il terzo argomento in favore della differenza di età tra ammassi aperti e globulari è di tipo dinamico. Detto in poche parole, gli ammassi aperti sono relativamente fragili, e navigano in un’ambiente “ostile” come il disco della Galassia. Un evento traumatico, come l’incontro con una nube molecolare di grande massa, può sconvolgere il loro delicato equilibrio gravitazionale. Non è un caso che i più antichi tra gli ammassi aperti si trovino a grande distanza dal centro galattico e relativamente distanti dal piano del disco. Al contrario, gli ammassi globulari orbitano nell’alone della Galassia, dove la densità è minore, e sono molto più concentrati e ricchi di stelle rispetto agli ammassi aperti. Per questo motivo, anche quando la loro orbita li porta nei pressi del disco galattico gli “scossoni” gravitazionali non hanno effetti distruttivi. Perciò gli ammassi aperti non solo si formano mediamente dopo gli ammassi globulari, come testimoniato dalla metallicità, ma sopravvivono anche meno a lungo, il che spiega la loro minore età.