Attività magnetica e convezione sono ingredienti fondamentali per lo studio delle stelle giovani. L’articolo: “Gaia-ESO Survey: Role of magnetic activity and starspots on pre-main-sequence lithium evolution” di E. Franciosini (INAF – OA Arcetri) pubblicato su A&A

Gli ammassi stellari contengono una ricca popolazione di stelle con un ampio spettro di massa (che spesso va dalle nane brune alle stelle di grande massa) ed un’età ben definita. Per questo motivo, gli ammassi stellari costituiscono dei campioni importanti per studiare e testare modelli teorici che descrivono la fisica e l’evoluzione delle stelle. Per questo scopo, è necessario saper misurare con precisione l’età degli ammassi stellari. Il metodo più usato consiste nel confrontare le magnitudini ed i colori delle stelle con quelli previsti da modelli fisici di stelle con un’età determinata ed un ampio range di massa (ossia le “isocrone“). Un altro metodo, introdotto più recentemente, consiste nel misurare come l’abbondanza del litio nelle stelle di un dato ammasso varia in funzione della massa delle stelle. Questo elemento chimico, infatti, viene consumato rapidamente nell’interno delle stelle a temperature di 2.5-3 milioni di gradi. L’abbondanza superficiale di questo elemento può quindi diminuire rapidamente in funzione dell’efficienza del mescolamento convettivo negli strati esterni della stella. Questo chiaramente dipende dalla struttura interna della stella, e quindi dalla sua massa e dalla sua fase evolutiva. Per questo motivo, in un ammasso stellare il limite in massa tra le stelle che hanno perso il litio e quelle con abbondanze ancora significative di questo elemento (Lithium Depletion Boundary) dipende dalla loro età.

 

Studi recenti hanno dimostrato che in alcuni ammassi giovani i modelli evolutivi tipicamente usati per stimare le età degli ammassi stellari non riescono a riprodurre simultaneamente le distribuzioni osservate nei diagrammi magnitudine vs. colore ed abbondanza del litio vs. temperatura efficace. Nell’ammasso stellare Gamma Velorum, ad esempio, le isocrone di 18-21 milioni di anni riescono a riprodurre entrambe le distribuzioni solo assumendo un raggio delle stelle maggiore del 10% circa rispetto ai modelli precedenti. Simili risultati sono stati ottenuti in altri ammassi stellari, stelle in sistemi binari, e stelle magneticamente attive. Negli ammassi stellari delle Iadi e delle Pleiadi (620 e 100 milioni di anni circa, rispettivamente) è stato dimostrato che questo “rigonfiamento” interessa principalmente le stelle in rapida rotazione, caratterizzate da un’intensa attività magnetica.

 

Analizzando i dati spettroscopici raccolti dalla campagna osservativa Gaia-ESO Survey (GES) e quelli sia fotometrici che cinematici ottenuti dal satellite dell’Agenzia Spaziale Europea Gaia, il team di ricercatori guidato dall’astronoma E. Franciosini (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri) ha verificato che per riprodurre simultaneamente le distribuzioni osservate nei diagrammi magnitudine vs. colore e abbondanza di litio vs. temperatura efficace in cinque ammassi stellari con un’età compresa tra 10 e 100 milioni di anni è necessario usare isocrone ottenute da modelli evolutivi che tengano conto degli effetti del campo magnetico sulla convezione e dell’attività magnetica delle stelle, in particolare della copertura di macchie fotosferiche (ossia regioni più fredde caratterizzate da un intenso campo magnetico) in superficie. In particolare, per gli ammassi più giovani di 20 milioni di anni è necessario che i modelli assumano un’ampia copertura da parte delle macchie e un’efficienza della convezione ridotta proprio a causa dell’intenso campo magnetico. Per gli ammassi più vecchi, invece, è necessario includere una copertura delle macchie di circa il 20% solo per le stelle di piccola massa. Lo studio, che dimostra quanto sia importante includere gli effetti di natura magnetica per descrivere l’evoluzione iniziale delle stelle, è descritto nell’articolo: “Gaia-ESO Survey: Role of magnetic activity and starspots on pre-main-sequence lithium evolution“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, con la collaborazione anche degli astronomi Sara Bonito, Loredana Prisinzano e Francesco Damiani dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura (cliccare qui per visualizzare l’immagine interamente) mostra il confronto tra valori misurati (magnitudini e colori osservati da Gaia nel pannello a sinistra ed abbondanza di litio in funzione della temperatura efficace nel pannello a destra) e quelli previsti da vari modelli teorici per le stelle dell’ammasso 25 Ori. L’età dei modelli è fissata a 19 milioni di anni, l’arrossamento interstellare ad un valore E(B-V)=0.065. La linea blu indica i valori previsti da un modello che suppone una copertura di macchie del 20%, quello verde non prevede copertura da parte di macchie. Entrambi i modelli considerano gli effetti magnetici sulla convezione.

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce) ( youtube)

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