L’abbondanza di litio ed i processi interni nelle stelle. L’articolo: “The Gaia-ESO survey: Mixing processes in low-mass stars traced by lithium abundance in cluster and field stars” di L. Magrini (INAF – OA Arcetri) pubblicato su A&A
Il Litio è un elemento chimico la cui abbondanza nell’Universo ha una storia complessa. Prodotto in percentuali molto ridotte durante il Big Bang, questo elemento chimico viene sia prodotto che distrutto continuamente da vari processi che avvengono nelle stelle. Di conseguenza, la quantità di litio che osserviamo nelle stelle oggi non riflette quella prodotta durante il Big Bang. Inoltre, fatta eccezione per le stelle di pre-sequenza con pochi milioni di anni di vita, l’abbondanza di litio misurata nelle stelle non riflette mai quella della nube da cui le stelle si sono formate. Ciò nonostante, misure di abbondanze di questo elemento chimico possono fornire preziose informazioni sui processi interni che avvengono nelle stelle.
Il litio viene infatti distrutto all’interno delle stelle, dove la temperatura raggiunge circa 2.5 milioni di gradi, attraverso processi di cattura di protoni. Durante la fase di sequenza principale, a questo processo contribuiscono anche diversi fenomeni responsabili del trasporto di litio dalla superficie a regioni interne delle stelle, dove la temperatura è alta a sufficienza per poterlo consumare. Nelle fasi evolutive successive, le abbondanze chimiche in superficie vengono ulteriormente alterate da fenomeni interni che contribuiscono ad arricchire la superficie stellare degli elementi prodotti dai processi che avvengono nell’interno delle stelle, alterando ulteriormente le abbondanze superficiali del litio.
Questi processi possono essere studiati con misure estensive di abbondanze chimiche in campioni abbastanza ricchi di stelle a diversa età, massa, e metallicità (ossia l’abbondanza degli elementi pesanti rispetto quella dell’idrogeno), e successivamente confrontando queste misure con le previsioni di modelli stellari che includono processi diversi per descrivere l’interno delle stelle e la loro evoluzione. Questa è la strategia adottata dal team di ricercatori guidato dall’astrofisica L. Magrini (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri) nello studio “The Gaia-ESO survey: Mixing processes in low-mass stars traced by lithium abundance in cluster and field stars“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Lo studio è basato sulle misure di abbondanze di litio ottenute dalla Gaia-ESO Survey in stelle di 57 ammassi stellari con età compresa tra i 130 milioni di anni ed i 7 miliardi di anni e di campo. Le misure di abbondanze di litio in stelle di età, massa e metallicità diverse non sono compatibili con valori previsti da modelli classici che descrivono la struttura delle stelle. Un accordo migliore è invece ottenuto usando modelli che includono gli effetti di mescolamento di materiale all’interno delle stelle dovuti a rotazione e instabilità, dimostrando l’importanza di questi fenomeni nel determinare le abbondanze chimiche superficiali che osserviamo in stelle dalle varie proprietà ed in diverse fasi evolutive. Hanno partecipato allo studio anche gli astronomi L. Prisinzano e F. Damiani dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura (cliccare qui per visualizzare l’immagine interamente) mostra grafici dell’abbondanza di litio (A(Li)) in funzione della temperatura efficace delle stelle. I pannelli suddividono le stelle in intervalli di massa e metallicità. Stelle al turn-off della sequenza principale sono disegnate in blue, le sub-giganti in arancione, le giganti in rosa. Gli upper limits sono disegnati con triangoli grigi. Le curve mostrano i valori predetti da modelli teorici. I modelli includono una trattazione standard dei processi di mescolamento interno (linee tratteggiata) o una trattazione accurata dei processi indotti da rotazione ed instabilità (linee continue).
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce) ( youtube)
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