Come fa una coppia di stelle a crescere senza perdere tutta la loro massa?

Gli astronomi hanno appena svelato il segreto di MWC 728, una coppia di stelle che si scambiano materia in modo sorprendente. Grazie ai dati di Gaia DR3, la distanza di questo sistema è di 1,2 kpc, il che permette di calcolare le loro luminosità: la stella che riceve (l’accretore) brilla con log L/L☉ = 2,6, mentre la donatrice emette log L/L☉ = 1,5. Usando il modello MESA, gli scienziati hanno ricostruito la storia di questa binaria. All’inizio, la stella più grande pesava 3,6 M☉, l’altra 1,8 M☉ e le due orbite giravano intorno a ogni 21 giorni. Quando la più massiccia ha iniziato a riempire il suo “Roche‑lobe”, ha cominciato a trasferire materiale, ma solo il 39 % è stato trattenuto dall’accretore. Il resto è uscito in tre modi: un vento veloce dalla donatrice, una re‑emissione isotropa vicino all’accretore e un flusso verso un anello di polvere che avvolge entrambe le stelle. Questi sbarchi di massa hanno portato via anche l’energia di rotazione, facendo allargare l’orbita a 27,5 giorni, come osservato. Dopo circa 223 {Myr}, il tempo, la donatrice pesa 1,30 M☉, l’accretore 2,67 M☉ e il rapporto di massa è 2,0. Il trasferimento di materia continua a circa 10⁻⁶ M☉ all’anno. MWC 728 è ora un modello di riferimento per capire come le stelle intermedie perdono angolo di momento e allungano le loro orbite senza “sciogliersi” completamente.

Il modello MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) consente di simulare l’interazione binaria includendo processi di trasferimento di massa non conservativo. Nel caso di MWC 728, il parametro α=0.01 descrive la frazione di massa persa come vento isotropico dalla donatrice, mentre β=0.45 rappresenta la re‑emissione isotropa vicino all’accretore, tipica di sistemi con alta velocità di accrescimento. Il termine δ=0.15, con braccio di leva γ=1.3, modella l’effetto di un flusso di massa che si deposita in un anello circumbinario, contribuendo significativamente al drenaggio di momento angolare. L’angolo di momento specifico rimosso dal sistema è proporzionale a (1‑β‑δ)·a²·Ω, dove a è la semiasse maggiore e Ω la velocità orbitale. Questo meccanismo spiega l’allungamento dell’orbita da 21 a 27,5 giorni. Inoltre, la presenza di un torus circumbinario di polvere è confermata da osservazioni infrarosse che mostrano un eccesso di emissione a lunghezze d’onda >10 µm, tipico di materiale freddo (T≈300 K). La composizione chimica del torus, ricca di silicate, suggerisce che la materia provenga dalla superficie esterna della donatrice, dove le temperature sono sufficienti a vaporizzare i granuli. Il tasso di trasferimento di massa attuale, Ṁ≈10⁻⁶ M☉ yr⁻¹, è compatibile con un regime di Roche‑lobe overflow stabile, in cui la risposta termica della donatrice è più lenta della perdita di massa, evitando una fase di common‑envelope. Questo equilibrio delicato rende MWC 728 un laboratorio ideale per testare le teorie di evoluzione binaria non conservativa, con implicazioni per la formazione di sistemi più massicci come le stelle di tipo B[e] e i progenitori di supernove di tipo Ib/c.