Il telescopio spaziale Hubble ha scrutato l’ammasso globulare NGC 6397 alla ricerca delle sue stelle più deboli.
Gli ammassi globulari sono agglomerati densissimi di centinaia di migliaia di stelle e si trovano nell’alone di tutte le galassie.
Si ritiene che questi ammassi siano oggetti molto antichi: probabilmente si sono formati subito dopo il big bang, vale a dire circa 13 miliardi di anni fa. NGC 6397 è uno degli ammassi globulari più vicini al nostro pianeta.
Nell’Universo esistono stelle di taglia diversa. Il nostro Sole, per quanto grande in confronto alla Terra è una stella media. Esistono però stelle giganti, fino a 40 volte più massicce del Sole e stelle nane, che invece hanno una frazione della sua massa. Le nane però non possono essere piccole a piacere: per essere considerate stelle devono risplendere di luce propria, vale a dire produrre energia nel loro nucleo per mezzo di rezioni termonucleari stabili. Gli astrofisici teorici hanno individuato una taglia minima pari all’8 percento della massa solare, ovvero circa 80 volte la massa di Giove.
Per mettere alla prova la teoria, un gruppo di astronomi guidato da Harvey Richer della University of British Columbia ha studiato l’ammasso globulare più vicino. Il motivo è presto detto: a causa della veneranda età dell’ammasso, i corpi che non sono riusciti ad accendere le reazioni nucleari saranno già spenti, mentre invece le stelle ordinarie splenderanno con luce più o meno potente, a seconda della loro massa.
Studiando la distribuzione della luminosità delle stelle dell’ammasso, o meglio ancora, costruendone il diagramma H-R, si dovrebbe vedere una chiara interruzione del diagramma, corrispondente al limite inferiore della taglia stellare.
Ebbene, Harvey ha annunciato di avere ottenuto questo risultato nel corso della assemblea generale dell’IAU a Praga. HST con una posa della durata di 5 giorni (!) ha proprio raggiunto le più deboli stelle dell’ammasso.
Tanto per dare un’idea di quanto è fioca la luce che proviene da queste stelle, si deve immaginare una candela posta alla distanza della Luna.
La Advanced Camera for Surveys ha completato il censimento di due distinte popolazioni stellari in NGC 6397: le debolissime nane rosse che bruciano idrogeno nel loro nucleo, come fa il Sole, e le nane bianche, ovvero i resti ancora caldi di stelle di taglia normale che andranno lentamente a spegnersi.
E’ interessante chiedersi come abbiano fatto gli astronomi a distinguere le stelle dell’ammasso da quelle della nostra galassia, che sono sovrapposte solo per effetto di prospettiva.
Queste intruse possono inquinare le statistiche a tal punto da rendere non credibile l’analisi.
Ebbene, si è sfruttato il fatto che le stelle dell’ammasso si muovono tutte in gruppo, quindi, rispetto ad una foto d’archivio risalente a qualche decina di anni fa, si saranno spostate in blocco.
Naturalmente per la nostra scala temporale il movimento è quasi impercettibile: solo 3 pixel. E’ bastato allora passare al setaccio le stelle nell’immagine e considerare solo quelle che mostravano tale movimento.
La regione contrassegnata dalla A è stata scelta quale confine per discriminare le stelle dell’ammasso (gruppo a sinistra) dalle stelle di campo (gruppo a destra).
Nel grafico seguente si può vedere il diagramma H-R complessivo (a sinistra) e quello filtrato.
La due popolazioni si vedono nettamente nel diagramma HR riportato a destra: le stelle ordinarie stanno nella sequenza principale (la traccia più lunga) mentre le nane bianche stanno nella traccia più piccola, parallela.
Un altro interessante risultato ottenuto riguarda l’estremo inferiore della traccia delle nane bianche. Le teorie prevedono che la luce di queste stelle diventi sempre più rossa a mano a mano che la temperatura scende. Però quando si raggiungono i 4000 K si formano molecole di idrogeno che assorbono efficacemente la luce rossa. Di conseguenza esse virano verso l’azzurro. Quella specie di uncino nel diagramma H-R delle nane bianche, mai osservato prima, conferma la teoria in modo spettacolare.
Conoscere bene le nane bianche è cruciale per determinare l’età dell’Universo. Infatti queste stelle si raffreddano lentamente ad un ritmo prevedibile, quindi dalla temperatura si può risalire all’età della stella, quindi all’età dell’ammasso, quindi al limite inferiore dell’età dell’Universo. Per NGC 6397 è stata così calcolata un’età di circa 12 miliardi di anni.