Le stelle di un superammasso stellare immerse nel plasma a milioni di gradi
Un ammasso stellare può essere immerso in un plasma a milioni di gradi se ospita una popolazione di stelle di Wolf-Rayet.
In un ammasso stellare, lo spazio tra le stelle non è semplicemente vuoto, ma può essere riempito da gas (plasma, per la precisione) a temperature di milioni di gradi. Questo dipende principalmente dalla presenza di stelle di grande massa in una fase avanzata della loro evoluzione.
Le stelle con massa iniziale superiore a circa 20 masse solari, infatti, nelle fasi finali della loro vita si trasformano in stelle di Wolf-Rayet: oggetti caldissimi (con temperature efficaci medie di 40–50 mila gradi) caratterizzati da un intenso vento stellare che soffia ad oltre 1000 km/s e da un’intensa radiazione ad alta energia (principalmente nella banda dell’ultravioletto).
In un ammasso che ospita numerose stelle di Wolf-Rayet, lo spazio interstellare viene quindi pervaso dal plasma espulso da queste stelle, riscaldato costantemente sia dalla radiazione incidente sia dalle onde d’urto generate dalla collisione con i venti stellari. In queste condizioni, il plasma raggiunge facilmente temperature di milioni di gradi, iniziando ad produrre un’emissione diffusa (ovvero non associata a singole sorgenti puntiformi) nella banda dei raggi X.
In un ammasso di questo tipo, le stelle si trovano a essere letteralmente immerse in un bagno di plasma termico che riempie lo spazio circostante.
Un simile ambiente rappresenta un formidabile laboratorio per la fisica del plasma. Il miglior esempio conosciuto è il superammasso stellare Westerlund 1, oggetto negli ultimi anni del progetto di ricerca Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey (EWOCS), guidato dall’astrofisico M. G. Guarcello dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
Westerlund 1 ospita ben 24 stelle di Wolf-Rayet, oltre a centinaia di migliaia di stelle di piccola massa e ad alcuni oggetti compatti. Il team di ricerca di EWOCS guidato dall’astrofisico J. F. Albacete-Colombo (Universidad Nacional de Río Negro) ha analizzato le osservazioni ai raggi X di Westerlund 1 ottenute con il telescopio spaziale Chandra della NASA, riuscendo a isolare e studiare l’emissione diffusa che permea l’ammasso.
I ricercatori hanno identificato all’interno di Westerlund 1 due regioni distinte in cui il plasma presenta proprietà differenti:
La regione centrale: dominata dalle stelle di Wolf-Rayet, dove l’emissione diffusa proviene da un plasma termico (in cui cioè le varie componenti sono alla stessa temperatura) compreso tra i 20 e i 48 milioni di gradi, riscaldato dalla collisione dei venti prodotti dalle numerose stelle della zona.
La regione periferica: dominata invece da un plasma a temperature compresi tra 3 e 10 milioni di gradi, alimentato dall’interazione tra il vento collettivo dell’ammasso ed il mezzo interstellare più freddo circostante su scale di decine di anni luce.
La ricerca è descritta nello studio “EWOCS-VII: Unveiling the faint diffuse X-ray emission in Westerlund 1“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori figurano gli astrofisici M. G. Guarcello, K. Anastasopoulou, S. Sciortino, E. Greco, M. Miceli, V. Sapienza ed E. Flaccomio dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
L’immagine in copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra una composizione di Westerlund 1 realizzata combinando le osservazioni nei raggi X del Chandra X-ray Observatory (nei toni del rosa, blu e arancione), quelle nel medio infrarosso del James Webb Space Telescope (giallo, oro e blu) e quelle in banda ottica del telescopio spaziale Hubble (ciano, grigio e giallo).
