La stella RW Cephei, mille volte il Sole, come appariva (in falsi colori) nel dicembre 2022 (a sinistra) e nel luglio 2023 (a destra): è evidente la ripresa nella luminosità (GSU/CHARA, Anugu et al. 2023)
La stella RW Cephei, 16.000 anni luce dalla Terra ha per un periodo perso un terzo della sua luminosità, un evento di portata insolita che ha indotto gli astronomi a investigare sulle ragioni dell’evento che difficilmente poteva essere causato dai meccanismi più diffusi come il transito della compagna nel caso di un sistema binario, perché RW Cephei è una stella solitaria il cui raggio inoltre corrisponde a mille volte quello del Sole: se ne prendesse il posto, con le proprie dimensioni ingloberebbe tutti i pianeti fino a Giove.
L’oscuramento è stato osservato dagli astronomi attraverso il CHARA Array (Center for High Angular Resolution Astronomy) della Georgia State University, un interferometro ottico composto da sei telescopi con un’apertura di un metro ciascuno che operano all’unisono: “Abbiamo effettuato le nostre prime osservazioni con CHARA nel dicembre 2022, poco prima della chiusura meteorologica invernale, ma i risultati sono stati così notevoli che abbiamo deciso di proseguire con ulteriori osservazioni una volta che la stella fosse stata nuovamente accessibile” spiega Narsireddy Anugu, primo autore dello studio e alla guida del team internazionale di ricercatori che ha lavorato per ottenere le immagini dettagliate di RW Cephei al fine di identificare la causa dello sbiadimento.
Il calo di luminosità di RW Cephei nel 2022 è stato drasticamente superiore rispetto agli anni precedenti
“La stella si sta oscurando in modo significativo invece di riprendere luminosità. Il fenomeno che avviene su RW Cephei potrebbe essere simile a quello verificatosi sulla supergigante rossa Betelgeuse alla fine del 2019” aggiungono gli astronomi Wolfgang Vollmann e Costantino Sigismondi.
L’oscuramento di Betelgeuse, di cui molto si è parlato anche al di fuori degli ambienti strettamente scientifici, si ritiene causato da un’espulsione di gas che una volta raffreddatosi avrebbe impedito il passaggio di parte della luce della stella. È possibile il meccanismo dietro l’oscuramento di RW Cephei sia analogo, ma l’oscuramento di Betelgeuse era di portata decisamente inferiore.
Le immagini di CHARA hanno evidenziato la forma non sferica della stella, eventualità tanto insolita da richiedere opportune, ulteriori conferme: “La spaziatura dei telescopi CHARA induce un livello di incertezza nei dettagli esatti delle immagini, quindi abbiamo bisogno di algoritmi intelligenti per ricostruire l’immagine nella sua interezza.” spiega Fabien Baron, coautore dell’articolo nonché egli stesso sviluppatore degli algoritmi utilizzati.
Il CHARA Array è ubicato presso il celebre osservatorio di Monte Wilson, in California
“Le caratteristiche più sorprendenti nelle immagini ricostruite sono le grandi variazioni di luminosità nell’emisfero visibile della stella” commentano i ricercatori riferendosi alle immagini che rivelano come la sua superficie sia soggetta a convulsioni che ne alterano l’aspetto sferico. Si può inoltre osservare un’alternanza di macchie più luminose e più scure e l’apparenza generale è cambiata durante il periodo di osservazioni nell’arco dei dieci mesi intercorsi fra l’oscuramento e il ripristino della luminosità.
La tecnica utilizzata nello specifico da Katherine Shepard dell’Osservatorio Apache Point nel Nuovo Messico rivela inoltre che l’oscuramento è stato molto più intenso nella luce visibile rispetto all’infrarosso, indizio che era la polvere a ostacolare la luce proprio come nel caso di Betelgeuse. RW Cephei deve aver quindi rilasciato parte del suo gas in una massiccia esplosione, poi si è raffreddato divenendo il pulviscolo che ha bloccato un terzo della luce visibile della stella.
Invecchiando le stelle perdono massa, convertita in energia tramite il processo della fusione nucleare: una conseguenza è l’indebolimento della forza di gravità, non più in grado di trattenere tutto il materiale negli strati più esterni. Non sono ancora del tutto chiari i dettagli dietro tale processo, tuttavia Betelgeuse e RW Cephei dimostrano che la perdita di massa può aver luogo in forma di esplosioni dirompenti e periodiche, che ostacolano la diffusione della radiazione luminosa per il lasso di tempo necessario affinché le polveri generate si dissipino.
RW Cephei è probabilmente soggetta a cicli continui di oscuramento e reilluminazione
“Il Grande Oscuramento di RW Cephei potrebbe essere l’ultimo di una serie di espulsioni di massa avvenute nel secolo scorso. Pertanto, l’attuale dissolvenza potrebbe essere l’ultimo di continui episodi di espulsione di massa e formazione di polvere, e la polvere appena formata ora oscura parzialmente l’emisfero visibile” scrivono gli autori dello studio.
“Suggeriamo che il tempo di luce massimo potrebbe essere corrisposto a una risalita convettiva particolarmente energetica di gas caldo che ha innescato un evento di espulsione di massa superficiale. Questo gas si sta raffreddando fino al punto di mutazione in polvere e la parte della nube espulsa osservata dal nostro punto di vista davanti alla fotosfera provoca l’apparenza più scura del lato occidentale della stella”.
Riguardo le similitudini e le differenze fra i due eventi, i ricercatori sottolineano che la loro durata è connessa legata alle dimensioni della stella e alla nube di polvere che espelle: essendo Betelgeuse più piccola, il suo evento ha avuto una durata inferiore, circa un anno, rispetto ai potenziali diversi anni di RW Cephei. Ed esistono stelle molto più grandi, con ulteriori variabili in termini di effetti e durata che potrebbe estendersi sulla scala dei decenni.
Quella in corso su RW Cephei è probabilmente una di numerose, intense eruzioni vissute dalla stella nell’ultimo secolo e la perdita di massa continuerà periodicamente fino alla prossima fase nella sua evoluzione. Questo particolare evento “è speciale perché la nuvola è stata espulsa in direzione della Terra” spiega Douglas Gies, direttore del CHARA “quindi in questo caso eravamo nel posto giusto per assistere a tutti gli effetti del cataclisma.”
Fonte: The Great Dimming of the Hypergiant Star RW Cephei: CHARA Array Images and Spectral Analysis, The Astronomical Journal (2023)
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