Nuovi indizi sull’evoluzione delle stelle binarie
L’evoluzione dell’involucro comune (CEE, common envelope evolution) è una fase breve ma d’importanza critica nell’evoluzione di una stella binaria, un sistema di due stelle legate dalla forza gravitazionale che orbitano intorno a un centro di massa comune. Nel corso di questa fase, il sistema binario può perdere una frazione significativa della massa, dell’energia e del momento angolare di cui è dotato; in alcuni casi, le due stelle possono addirittura fondersi per formare un unico oggetto. Sebbene la particolarità di questo fenomeno sembri richiedere il massimo dell’attenzione, la CEE è tuttora una delle fasi meno comprese nell’evoluzione delle stelle binarie. «Le conseguenze delle nostre lacune di comprensione, tuttavia, sono di vasta portata nel campo dell’astronomia», afferma Ondřej Pejcha(si apre in una nuova finestra), astrofisico presso l’Università Carolina(si apre in una nuova finestra) di Praga. Ad esempio, la CEE svolge un ruolo fondamentale nei percorsi evolutivi che coinvolgono oggetti compatti come nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri. «Un aspetto particolarmente importante e attuale di ciò è la comprensione dell’origine e dell’evoluzione dei sistemi di buchi neri e stelle di neutroni, di cui osserviamo le fusioni con le onde gravitazionali», aggiunge Pejcha. Sostenuto dal progetto Cat-In-hAT(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, Pejcha si è proposto di fornire una nuova visione dell’importante ma misterioso fenomeno della CEE.
Esaminare le dinamiche tridimensionali dell’evoluzione dell’involucro comune
Al centro del progetto risiede l’uso della magnetoidrodinamica, che ha permesso ai ricercatori di esaminare la dinamica tridimensionale della CEE prestando particolare attenzione all’evoluzione verso la fase residua finale. La magnetoidrodinamica è uno strumento volto a studiare il modo in cui i fluidi elettricamente conduttori, come i plasmi che si trovano con frequenza nell’universo, si evolvono e interagiscono con i campi magnetici. «Queste simulazioni ci consentono di valutare quantitativamente i meccanismi responsabili del trasporto del momento angolare e dell’energia, nonché dell’amplificazione dei campi magnetici, e di farci comprendere le modalità attraverso cui questi processi interagiscono con il sistema binario centrale», spiega Pejcha. Il progetto ha inoltre creato un innovativo modulo di trasferimento delle radiazioni per un codice idrodinamico a griglia mobile che, da allora, è stato applicato ai transienti rielaborati dal vento e agli eventi di perturbazione mareale riscontrati al centro delle galassie, insieme ai transienti associati alla CEE. La griglia divide lo spazio tridimensionale in un reticolo di forme più piccole e semplici, consentendo in tal modo lo svolgimento di simulazioni al computer. I codici idrodinamici a griglia mobile sono una classe di strumenti di fluidodinamica computazionale utilizzati per risolvere le equazioni dei fluidi su una griglia computazionale che si muove con il fluido, riducendo così gli errori numerici commessi.
Migliorare la comprensione astronomica relativa all’evoluzione dell’involucro comune
Il progetto ha contribuito con successo alla comprensione astronomica del fenomeno della CEE. «Abbiamo trasformato i transienti dell’involucro comune in sonde dell’evoluzione binaria, offrendo nuovi indizi sulle fasi finali dell’evoluzione dell’involucro comune», osserva Pejcha. Anche se il progetto Cat-In-hAT si è ormai concluso, il lavoro dei suoi ricercatori continua. «Sono particolarmente fiero del fatto che gli studenti di dottorato e i postdoc impegnati in questo progetto siano riusciti a vincere posizioni competitive di follow-up presso varie istituzioni in Europa e negli Stati Uniti, dove sono certo che molti continueranno a portare avanti la ricerca da noi avviata nell’ambito di questo progetto supportato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra) », conclude Pejcha. Lo stesso Pejcha intende approfondire ulteriormente alcuni degli argomenti del progetto, tra cui l’applicazione del codice di griglia mobile di radiazione a questioni di ricerca relative a una serie di transienti astronomici.