Nel 2018 gli astronomi hanno iniziato a osservare V694 Mon, una coppia di stelle che vive una scena da film di fantascienza. In un sistema binario, una stella gigante rossa dona materia a una più piccola, ma quest'anno il trasferimento è avvenuto in modo “dinamico”, cioè quasi all’improvviso, come se la materia avesse preso una slitta e fosse scivolata via in pochi giorni. Gli scienziati hanno usato spettroscopi a media e alta risoluzione e foto multicolore per seguire il processo per sei anni. Prima la stella più piccola raccoglieva gas formando un disco, poi il disco è scomparso e il suo “lobo di Roche” – la zona dove la gravità della stella è dominante – si è riempito. Dentro quel lobo è nata una nuova stella di tipo A, più calda e luminosa. L’envolucro pulsante della gigante rossa è stato strappato fino al suo nucleo, portando alla superficie della gigante i prodotti della fusione dell’idrogeno, compresi elementi pesanti creati dal processo s. Questo ha generato un lampo di emissione con linee spettrali ricche di questi elementi. L’evento conferma le previsioni teoriche di trasferimenti di massa rapidi, ma mostra anche differenze: la velocità e la composizione chimica non erano esattamente quelle attese. Ora gli astronomi cercano altri casi simili per capire meglio come le stelle si influenzano a vicenda e come questi scambi possano modellare l’evoluzione delle galassie.
Cosa succede quando due stelle si scambiano la loro massa in un lampo?
Il trasferimento di massa dinamico osservato in V694 Mon è un caso raro di overflow di Roche avvenuto su una scala temporale di giorni, contrariamente al classico scenario di trasferimento lento, che si estende su migliaia di anni. In un sistema binario, il lobo di Roche è la regione di equipotenziale dove la gravità di ciascuna stella si bilancia con la forza centrifuga. Quando il gas della stella donatrice supera questo limite, cade verso l’accretore. Nel caso di V694 Mon, la donatrice è una gigante M pulsante, caratterizzata da una forte perdita di massa tramite vento stellare. Il gas, ricco di elementi leggeri, è stato convogliato verso l’accretore, una stella più piccola, probabilmente una nana bianca o una subgigante di tipo B. L’accumulo rapido ha provocato l’instaurarsi di un flusso di accrescimento supersonico, generando shock termici che hanno innalzato la temperatura del disco fino a valori tali da innescare la fusione dell’idrogeno in una zona superficiale. Questo ha prodotto una “flash” nucleare, facendo emergere sulla superficie della gigante i prodotti della catena CNO e gli elementi di processo s, come lo stronzio e il bario, tipici di nucleosintesi lenta. L’emissione spettrale osservata mostra linee di emissione di questi elementi, confermando la contaminazione chimica. Dal punto di vista dinamico, il fenomeno è stato modellato con simulazioni idrodinamiche tridimensionali che includono la viscosità del disco, la radiazione e la gravità self‑consistent. Le simulazioni suggeriscono che la velocità di trasferimento può raggiungere 10⁻⁴–10⁻³ M☉/anno, molto superiore ai valori tipici di sistemi simili. Inoltre, la formazione di una stella di tipo A all’interno del lobo di Roche indica che il materiale accretato ha subito un rapido riorganizzarsi termico, creando una zona convettiva stabile. Questo evento fornisce un banco di prova per le teorie di evoluzione binaria, in particolare per i sistemi sinergici, dove la donatrice è una gigante e l’accretore è una stella più compatta. La discrepanza tra le previsioni teoriche – che anticipavano una composizione chimica più povera di elementi s – e le osservazioni suggerisce che i modelli devono includere processi di miscelazione più efficienti o una diversa struttura del vento della gigante. Future osservazioni a lungo termine, soprattutto con spettroscopia ad alta risoluzione nel regime infrarosso, potranno rivelare la distribuzione spaziale di questi elementi e migliorare la comprensione dei meccanismi di trasferimento di massa dinamico. Inoltre, la ricerca di altri sistemi con caratteristiche analoghe potrà confermare se V694 Mon è un caso unico o rappresenta una classe emergente di sistemi binari in fase di transizione evolutiva.
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