Lento cannibalismo tra una nana rossa e una nana bruna

Un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha osservato per la prima volta un fenomeno raro nel cosmo: un sistema binario in cui una nana rossa sottrae materia lentamente a una nana bruna, un processo simile a un “cannibalismo” lento e costante. Il sistema, chiamato Ztf J0440+2325, si trova a circa 300 anni luce dalla Terra e rappresenta una scoperta unica nel campo dell’astronomia. La ricerca, pubblicata su “Nature Astronomy”, ha rivelato una dinamica di trasferimento di massa inedita, in cui una stella di piccola massa si nutre gradualmente di un oggetto di massa simile, senza inghiottirlo completamente.

Due dinamiche opposte nel sistema stellare

Nell’universo, le interazioni tra una stella e i suoi compagni – che si tratti di pianeti o di nane brune – seguono fondamentalmente due dinamiche opposte. La prima è quella dei sistemi binari stabili, in cui i due corpi orbitano l’uno attorno all’altro mantenendo una distanza sufficiente a non influenzarsi in modo significativo. La seconda, invece, è tipica dei sistemi instabili, in cui la stella inghiotte il partner, consumandone rapidamente il materiale. Questa seconda dinamica si verifica in seguito al decadimento orbitale del compagno o all’espansione stellare. Il sistema Ztf J0440+2325, però, rappresenta una terza dinamica, simile alla seconda ma caratterizzata da un trasferimento di massa stabile e di lunga durata. Tale dinamica, tuttavia, non era mai stata osservata. A compiere la prima osservazione è stato un team di scienziati guidato dal MIT, che ha descritto il fenomeno in un articolo pubblicato lunedì scorso su “Nature Astronomy”.

Un sistema binario in cui la stella si nutre lentamente

Il sistema binario in questione si chiama Ztf J0440+2325 e si trova all’interno della Via Lattea. Le prime indagini sono cominciate nell’ottobre 2023, quando il sistema è stato osservato con Hipercam, una fotocamera astronomica ad alta velocità installata sul Gran Telescopio Canarias, alle Canarie. Le curve di luce ottenute con Hipercam hanno rivelato grandi variazioni, particolarmente marcate alle lunghezze d’onda più corte. Un comportamento difficile da spiegare con una singola stella, ma compatibile con quello di un sistema binario in cui una delle due componenti trasferisce materia alla compagna.

La successiva modellizzazione delle curve di luce con il codice lcurve ha confermato l’ipotesi: i dati ottenuti dalle simulazioni erano infatti compatibili con un sistema binario compatto in cui una delle due componenti trasferisce materia alla compagna, dando origine a un hot spot sulla sua superficie. Il processo di trasferimento di materia, noto come accrescimento, si verifica solitamente nei sistemi binari in cui l’oggetto che riceve materia è un corpo estremamente compatto e massiccio, come un buco nero o una stella di neutroni. In questo caso, invece, ad accrescere la materia è una stella nana di tipo M.

Un processo lento ma continuo

I ricercatori hanno stabilito che la stella e la nana bruna sono estremamente vicine, con quest’ultima che orbita attorno alla stella ogni 87 minuti, su un’orbita che potrebbe essere contenuta all’interno del diametro del Sole. Entrambi gli oggetti sono piccoli per gli standard stellari: la stella ha una massa pari a circa 85 volte quella di Giove, mentre la nana bruna è circa 25 volte più massiccia. Secondo le stime, si tratterebbe di qualcosa come un centomillesimo della massa della Terra ogni anno, pari a circa due miliardi di tonnellate di materia al secondo.

Per verificare che il trasferimento di materia avvenisse effettivamente, i ricercatori hanno simulato il processo di accrescimento all’interno di Ztf J0440+2325. Tenendo conto delle proprietà del sistema, hanno seguito il comportamento nel tempo di particelle di prova che rappresentano la materia della nana bruna, tracciandone il moto. «Quando abbiamo seguito il moto di queste particelle di prova, abbiamo visto che effettivamente finivano per cadere proprio sulla superficie della stella», spiega Aaron Householder, ricercatore del MIT e coautore della pubblicazione.