Uno studio sugli ammassi stellari per calibrare la relazione tra abbondanza di Litio ed età. Lo studio: “The Gaia-ESO Survey: Calibrating the lithium-age relation with open clusters and associations. I. Cluster age range and initial membership selections” di M. L. Gutiérrez Albarrán (Universidad Complutense de Madrid) pubblicato su A&A

Datare le stelle può essere un’impresa tutt’altro che semplice. Innanzi tutto le tecniche note che permettono di determinare l’età delle stelle sono efficaci su classi specifiche di stelle: non è possibile definire un metodo che funzioni su qualsiasi tipo di stella. Inoltre, durante la fase evolutiva più duratura delle stelle, la “Sequenza Principale”, i parametri stellari come raggio, temperatura e dimensioni sono pressoché costanti, e la mancanza di osservabili che cambiano nel tempo rende ancora più complicato datare esattamente le stelle. Ad esempio, per una stella di tipo solare, a fronte di una vita lunga circa 13 miliardi di anni, la sequenza principale dura 10 miliardi di anni, durante la quale le proprietà della stella praticamente non cambiano. Una delle tecniche usate per stimare l’età delle stelle in sequenza principale sfrutta una relazione empirica tra attività magnetica delle stelle, rotazione ed età, che si basa sull’evidenza che le stelle durante questa fase rallentano nel tempo la propria rotazione, e di conseguenza la loro attività magnetica diminuisce. Una tecnica sviluppata più recentemente, chiamata asterosismologia, si basa sull’analisi dei modi di oscillazione interna nelle stelle attraverso osservazioni fotometriche ad alta precisione e cadenza temporale. L’analisi delle abbondanze chimiche può permettere invece di datare le stelle giganti. Per stelle in ammassi stellari, si sfrutta la proprietà che stelle in ammassi costituiscano un campione più o meno coevo, e la loro età viene stimata confrontando la fotometria delle stelle con modelli teorici (fit delle isocrone), negli ammassi più giovani, o dalla massa delle stelle che sono evolute dalla sequenza principale alla fase di gigante (punto di turn-off) negli ammassi più vecchi.

 

Uno dei metodi più promettenti per stimare l’età delle stelle consiste nel misurare l’abbondanza di Litio da osservazioni spettroscopiche. Il Litio è infatti un elemento che viene distrutto facilmente nell’interno delle stelle, già ad una temperatura di 2.5 milioni di gradi che in una stella di tipo solare si trova alla base della zona convettiva. Poichè, quindi, l’abbondanza del Litio in superficie diminuisce nel tempo, in principio questo elemento permette di misurare l’età delle stelle. La difficoltà in questo approccio consiste nel fatto che l’evoluzione temporale dell’abbondanza di litio dipende anche da altri parametri stellari, quali la massa, la struttura interna, l’attività magnetica e la rotazione. Questo quindi complica la calibrazione della relazione tra abbondanza di Litio ed età delle stelle.

 

La survey spettroscopia Gaia-ESO Survey (GES), basata su osservazioni spettroscopiche con lo strumento FLAMES dell’European Southern Observatory di circa 10000 stelle alcune delle quali associate a circa un centinaio di ammassi stellari, offre un’opportunità unica per migliorare la calibrazione della relazione tra abbondanza del Litio ed età. Questo è lo scopo di uno dei progetti di GES, da cui è stato recentemente estratto il primo lavoro: “The Gaia-ESO Survey: Calibrating the lithium-age relation with open clusters and associations. I. Cluster age range and initial membership selections” di M. L. Gutiérrez Albarrán (Universidad Complutense de Madrid). In questo articolo è presentata una lista aggiornata di stelle appartenenti a 20 ammassi stellari con un’età compresa tra 1 milione di anni (la regione di formazione stellare ρ Ophiuchi a 430 anni luce dal Sole) e 4 miliardi di anni (l’ammasso stellare NGC2243 ad una distanza di 15000 anni luce da noi). Le stelle associate ai vari ammassi sono identificate utilizzando diagnostiche spettroscopiche di appartenenza ad ammassi stellari, come ad esempio l’analisi delle velocità radiali (ossia la componente di velocità delle stelle lungo la linea di vista). In articoli futuri, questo campione di stelle verrà usato per calibrare la relazione tra l’abbondanza del Litio e l’età delle stelle, nonché per studiare una peculiare classe di stelle giganti eccezionalmente ricche di Litio. Allo studio hanno partecipato le astronome R. Bonito e L. Prisinzano dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura (cliccare qua per visualizzare l’immagine interamente) mostra un diagramma tra la larghezza equivalente (EW, equivalent width) della riga del Litio a 6707.84 Å in funzione della temperatura efficace delle stelle. Nel diagramma sono mostrate: le stelle associate all’ammasso stellare IC 2602 (35 milioni di anni, circa 500 anni luce di distanza dal Sole); i limiti entro i quali si trovano le stelle associate agli ammassi stellari delle Pleiadi (100 milioni di anni, 440 anni luce) e Iadi (625 milioni di anni, 150 anni luce), più alcune stelle non associate a IC 2602 che però possono potenzialmente contaminare la selezione delle stelle associate all’ammasso: stelle di campo con velocità radiale simile a quella dei membri, giganti ricche di Litio, etc..

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce)