Il mix esplosivo di una gigante rossa con una nana bianca: spettacolo assicurato!

La stella R Aquarii è una delle più turbolente mai osservate nella nostra Galassia. Inizialmente ritenuta una stella singola, le osservazioni del telescopio spaziale Hubble hanno rivelato che si tratta di un sistema binario, cioè di due stelle tra loro legate gravitazionalmente ed in orbita l'una attorno all’altra.

L’ambiente che circonda questo sistema, come si vede nella foto di copertina, è uno dei più turbolenti della nostra Galassia. In confronto all’ambiente circumstellare di R Aquarii, quello attorno al Sole, nonostante fenomeni estremi quali vento solare, emissioni di massa coronale e brillamenti, è da considerarsi “tranquillissimo”.

La storia passata di R Aquarii

I modelli di evoluzione stellare ci permettono di conoscere la storia passata del sistema stellare R Aquarii. Le due stelle di cui il sistema si compone sappiamo che sono nate contemporaneamente (da due micro frammenti di una stessa nube molecolare madre).

Tuttavia, l’essere una stella molto più massiccia dell’altra ne ha cambiato la storia. Infatti, la stella più massiccia è cresciuta ed invecchiata più rapidamente della meno massiccia, ed ha raggiunto il suo stadio finale di stella nana bianca.

Invece, la stella meno massiccia è ancora nella precedente fase di gigante rossa (precisamente si tratta di una stella pulsante del tipo Mira). Ci vorrà molto tempo prima che anch’essa diventi una nana bianca.

Che fa una nana bianca vicino ad una gigante rossa?

Quella di una gigante rossa con una nana bianca è una coppia molto pericolosa: messe insieme fanno faville! Ma perché?

La fase di gigante rossa è caratterizzata da una significativa perdita di massa. La stella espelle gas dai suoi strati esterni. A causa di rimescolamenti in corso all’interno della stella, questi gas espulsi sono ricchi di elementi pesanti prodotti nel nucleo della stella dalle reazioni di fusione termonucleare.

A causa di questa continua espulsione di materia, l’ambiente circumstellare in cui si trovano immerse sia la gigante che la nana è molto ricco di gas.

Parte di questo gas viene catturato dalla nana bianca, soprattutto quando questa le si trova più vicino, nel suo moto di rivoluzione attorno alla gigante (le servono circa 44 anni per completare una rivoluzione).

Una caratteristica delle nane bianche con una vicina gigante rossa come compagna è che al crescere della quantità di gas, soprattutto l’idrogeno, che si accumula sulla sua superficie, pressione e temperatura di questo gas crescono ad un punto tale da innescare un repentino bruciamento esplosivo, simile allo scoppio di bombe all’idrogeno.

Avvenuta l’esplosione, il meccanismo di rifornimento continua, creando lentamente le condizioni per una successiva esplosione. Questo è il meccanismo che opera nelle cosiddette novae ricorrenti.

Queste eruzioni esplosive producono filamenti di gas incandescente simili a geyser che poi, modellati dall'esplosione, dalla rotazione delle due stelle e dai campi magnetici, vengono attorcigliati in uno spiraleggiare simile a quello prodotto da un irrigatore impazzito. Nella foto di copertina il gas espulso è illuminato dalle stesse due stelle. Si notano due strutture principali a forma di anello e perpendicolari tra loro, traccia residua di due differenti esplosioni avvenute nel lontano passato.

L’esplosione proietta via il plasma stellare a velocità dell’ordine di milioni di km all’ora.

Le osservazioni dallo spazio

Il sistema R Aquarii fu osservato da Hubble per la prima volta nel 1990. Le osservazioni di Hubble rivelarono che si trattava di una coppia di stelle separate da una distanza di circa 2 miliardi e mezzo di chilometri. Successivamente è ritornato ad osservarlo per 5 volte nel periodo tra il 2014 e il 2023.

Le 5 immagini sono state montate in un timelapse, nel video di sopra, che permette di vedere la rapida e drammatica evoluzione della stella binaria e della nebulosa circostante. La stella binaria si affievolisce e si illumina a causa delle forti pulsazioni della stella gigante rossa.