I misteri di M15

• 5 novembre 2024

Una delle prime foto effettuate con il nostro nuovo telescopio da 70 cm mostra l’ammasso globulare Messier 15, uno spettacolo assoluto da osservare anche con un telescopio amatoriale. Fu scoperto nel 1746 da Gian Domenico Maraldi, un astronomo italiano a caccia di comete e scopritore anche di M2; a lui è stato dedicato un cratere lunare situato nella parte nordorientale della Luna. Questo ammasso globulare ha un diametro di 200 anni luce ed è situato a circa 35’600 anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione di Pegaso (in allegato la mappa per la sua localizzazione estratta da Sky & Telescope).



M15 è uno dei quasi 150 ammassi globulari conosciuti che formano un vasto alone attorno alla Via Lattea: di forma sferica, i globulari contengono centinaia di migliaia di stelle molto antiche. L'immagine mostra le stelle in M15 nei loro veri colori: le più luminose sono giganti rosse, con un colore arancione dovuto alle temperature superficiali inferiori a quelle del nostro Sole.



Guardando bene l’immagine, si nota un oggetto anomalo di colore rosato in alto a sinistra del nucleo dell'ammasso: come confermato da foto di archivio di Hubble, questo è una nube di gas che circonda una stella morente. Con il nome Kuestner 648 (a volte chiamata anche Pease 1), è stata la prima nebulosa planetaria a essere identificata in un ammasso globulare con il telescopio da 100” del Mount Wilson in California quasi un secolo fa. Successivamente, solo altre quattro nebulose planetarie sono state scoperte in ammassi globulari. Le stelle di M15 e di altri ammassi globulari hanno circa 10-12 miliardi di anni, quindi ben più longeve del Sole che, in confronto, ha 4,6 miliardi di anni. L'astrofisica è comunque la medesima e, man mano che la stella invecchia, esaurisce l'idrogeno che alimenta la sua fusione nucleare, aumentando di dimensioni fino a diventare una gigante rossa che espelle i suoi strati esterni nello spazio, producendo una nebulosa planetaria. La stella rimanente al centro della nebulosa si estingue gradualmente come una nana bianca. Le nebulose planetarie sono così chiamate perché le loro forme ricordavano agli astronomi del XVIII secolo con piccoli telescopi i dischi rotondi dei pianeti. In realtà, sono enormi nubi di gas incandescenti a causa della luce ultravioletta emessa dalle stelle nei loro centri. La temperatura superficiale della stella centrale K 648 è di circa 40’000 gradi Celsius con una massa di circa il 60% di quella del nostro Sole. Gli strati esterni della stella sono stati espulsi circa 4’000 anni fa. Essendo situata dentro l’ammasso, è una delle poche planetarie la cui distanza è nota con grande precisione e quindi oggetto di numerosi e dettagliati studi.

Le stelle più massicce consumano prima il loro idrogeno, diventando giganti rosse più velocemente di quelle con massa inferiore, il cui processo evolutivo è tale che non si forma una nebulosa planetaria visibile. L’analisi dei dati Hubble ha mostrato che, al momento, le stelle più massicce rimaste in M15 hanno circa l'80% della massa del nostro Sole. Ciò rende l'esistenza di una nebulosa planetaria come K 648 un mistero: probabilmente il suo progenitore può aver fagocitato massa da una compagna stellare vicina, che si è poi fusa insieme per diventare l'unica stella ora visibile al centro della nebulosa.
Le immagini profonde del nucleo di M15 dimostrano che le stelle al centro sono impacchettate insieme con una densità quasi un milione di volte superiore a quella delle stelle nella nostra regione della galassia: in meno di 1 anno luce ci sono quasi 7’000 stelle all'interno del nucleo centrale dell'ammasso. Per fare un confronto, questo è meno di un quinto della distanza tra la Terra e la stella più vicina al di fuori del sistema solare. Se vivessimo nel nucleo di M15, il nostro cielo risplenderebbe di decine di migliaia di stelle brillanti sia di giorno che di notte!
Una simile densità stellare viene spiegata dagli astronomi ipotizzando una profonda implosione delle sue regioni centrali, causata da una massiccia instabilità gravitazionale. Molti altri ammassi stellari potrebbero aver sperimentato un collasso simile, in cui le loro stelle centrali si affollano in un aggregato compatto, causando un forte aumento della densità centrale. Quando le stelle orbitano all'interno dell'ammasso, i loro percorsi orbitali a volte le avvicinano l'una all'altra. Quando due stelle interagiscono gravitazionalmente, una delle stelle tende a perdere energia e a cadere più in profondità nell'ammasso, mentre l'altra guadagna energia e si sposta verso l'esterno. Più una stella è massiccia, più energia tende a perdere e più in profondità cade al centro.
La storia della vita dell'ammasso è una storia di evoluzione costante: le stelle più pesanti cadono lentamente verso l'interno, facendo sì che il centro dell'ammasso diventi sempre più denso e compatto, terminando con la formazione di un unico, gigantesco buco nero, come in effetti può accadere nei centri delle galassie. Tuttavia, un’altra teoria prevede che il processo di collasso negli ammassi stellari possa essere invertito quando si formano sistemi binari strettamente legati. Altre stelle nel centro dell'ammasso interagiscono con le coppie binarie, traendo energia gravitazionale da esse e invertendo l'implosione dell'ammasso. Se l'ammasso potesse essere visto in movimento veloce, sembrerebbe collassare e poi rimbalzare indietro quando la fonte di energia delle binarie diventa improvvisamente importante. Una possibilità affascinante senza dubbio che mette in discussione l’ipotesi del buco nero centrale: recentemente però studi approfonditi basati su ripetute osservazioni non solo di Hubble, fanno prevalere l’idea che il nucleo di M15 abbia un buco nero di medie dimensioni di circa 4’000 masse solari.

Nessun dubbio sul fatto che il nostro nuovo telescopio abbia enormi potenzialità tutte ancora da scoprire: chissà quali altri misteri del cosmo ci saranno svelati.
Il cielo non è mai stato così affascinante da osservare.

Per approfondire:
https://hubblesite.org/contents/media/images/2000/25/981-Image.html?news=true
https://www.universetoday.com/31634/messier-15/