Exploration of UV-bright sources in Globular cluster NGC 3201 using UVIT observations

Immaginate l'universo come una gigantesca, antica biblioteca dove ogni libro è una stella. La maggior parte di questi libri è vecchia, polverosa e scritta in una lingua che possiamo vedere con i nostri occhi — come le giganti rosse e i soli gialli che punteggiano il cielo notturno. Ma c'è una sezione segreta in questa biblioteca, un "ala UV", piena di libri scritti con inchiostro invisibile che solo occhiali speciali possono leggere. Queste sono le stelle calde ed energetiche che hanno consumato la loro giovinezza e si trovano ora nei loro anni di crepuscolo. Gli astronomi amano studiare queste stelle "UV-bright" perché sono come gli ultimi capitoli della storia della vita di una stella. Esse rivelano come le stelle perdano i loro strati esterni, come interagiscano con i vicini e come a volte si fondano con altre stelle per diventare di nuovo giovani e luminose. Guardando queste stelle calde e nascoste, gli scienziati possono risolvere i misteri di come interi ammassi stellari si evolvano nel corso di miliardi di anni, proprio come leggere la storia di una città osservando i suoi edifici più antichi e logori.

Questo articolo è un'immersione profonda in una di queste antiche città: un ammasso globulare chiamato NGC 3201. Pensate a un ammasso globulare come a una massiccia, densamente compattata sfera di centinaia di migliaia di stelle, tutte nate intorno allo stesso tempo e tenute insieme dalla gravità. I ricercatori hanno utilizzato un potente telescopio spaziale chiamato AstroSat, che trasporta una speciale telecamera chiamata UVIT (Ultraviolet Imaging Telescope), per scattare un "selfie UV" ad alta definizione di questo ammasso. Mentre i normali telescopi vedono le stelle fredde e rosse, l'UVIT vede quelle calde e blu che sono solitamente troppo deboli o nascoste dal bagliore ottico.

Il team ha combinato queste nuove immagini UV con i dati di altri telescopi (come Gaia e Hubble) per costruire una "mappa stellare" chiamata Diagramma Colore-Magnitudine. Immaginate questo come una gigantesca lista degli invitati a una festa dove tutti sono ordinati per quanto sono caldi e quanto splendono. Tracciando le stelle su questa mappa, gli astronomi hanno potuto individuare i diversi "personaggi" del dramma dell'ammasso. Hanno trovato una folla di stelle della "Blue Horizontal Branch" — stelle che hanno perso la loro pelle esterna e stanno bruciando elio nei loro nuclei. Hanno anche individuato i personaggi "rejuvenated" (ringiovaniti) dell'ammasso: le Blue Straggler Stars (BSS). Queste sono stelle che appaiono più giovani e blu di quanto dovrebbero essere, probabilmente perché hanno rubato massa da un vicino o si sono fuse con uno di essi, premendo efficacemento il pulsante "rejuvenate".

Ma la vera eccitazione è arrivata dal trovare i personaggi "estremi" dell'ammasso. Il team ha identificato due stelle "Extreme Horizontal Branch" (EHB). Queste sono stelle super-calde e super-dense che si trovano proprio al limite del percorso evolutivo. Una di queste EHB si nasconde proprio nel centro affollato dell'ammasso (entro il raggio del nucleo di 1,3 arcminuti), mentre l'altra si trova ai margini. Hanno anche individuato due misteriosi "oggetti gap". Queste stelle sono in una fase transitoria bizzarra tra l'essere una calda stella dell'horizontal branch e una nana bianca in fase di raffreddamento. Sono così calde e blu che sembrano formare una forma a "uncino" sulla mappa, portando gli scienziati a sospettare che possano essere stelle "Blue Hook", una fase rara e fugace della vita stellare.

I ricercatori non si sono limitati a scattare foto; hanno svolto un vero lavoro da detective per determinare le statistiche fisiche di queste stelle. Adattando la luce di queste stelle a modelli informatici, hanno calcolato le loro temperature, dimensioni e masse. Le stelle EHB sono risultate essere incredibilmente calde, con temperature intorno a 17.000 K e 25.000 K. Le Blue Straggler sono risultate essere leggermente più massicce delle normali stelle (circa 1 massa solare) ma con età che sembrano molto più giovani (tra 2,7 e 5,6 miliardi di anni) a causa del loro "rejuvenation".

Infine, il team ha osservato dove vivono queste stelle all'interno dell'ammasso. Hanno scoperto che le stelle Blue Straggler sono il gruppo più "sociale", raggruppandosi strettamente nel centro esatto della sfera, mentre le altre stelle sono più disperse. Ciò suggerisce che l'ammasso sia vecchio e abbia avuto il tempo sufficiente affinché la gravità selezioni le stelle in base al peso, spingendo le stelle più pesanti e dense verso il centro. Lo studio conferma che NGC 3201 è un ammasso dinamicamente evoluto, ma non è ancora collassato completamente. Mappando queste stelle calde e UV-bright, l'articolo offre un quadro più chiaro di come le stelle invecchiano, interagiscono e a volte riescono nell'ultimo trucco: rimanere giovani in una folla anziana.