Le stelle di massa molto piccola, dette anche stelle nane di tipo spettrale M, hanno una massa pari o inferiore a circa 0.4 volte la massa del nostro Sole e sono le stelle più diffuse nell’Universo: si conta che nella nostra Galassia, la Via Lattea, circa il 70% delle stelle siano di questo tipo.

Lo studio di queste stelle ha riscontrato negli ultimi anni una grande attenzione poiché esse rappresentano una delle opportunità più interessanti per la ricerca di “mondi abitati” oltre il Sistema Solare, questo perché identificare i pianeti con proprietà simili a quelle della Terra, ma orbitanti intorno a stelle nane di tipo M, richiede analisi meno complesse rispetto all’identificazione di pianeti intorno a stelle simili al nostro Sole.

Fino ad ora, sono stati identificati circa 200 pianeti intorno a stelle nane di tipo M, e molti di essi hanno orbite che occupano la regione interna della cosiddetta “fascia di abitabilità“, cioè orbitano ad una distanza dalla loro stella tale da consentire la formazione di acqua e quindi la possibilità che si generi la vita. Per questa ragione le stelle di piccola massa sono uno dei target principali della missione spaziale TESS (acronimo di Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA, operativa dal 2018, e della missione PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of Stars) dell’Agenzia Spaziale Europea, il cui lancio è previsto nel 2026.

La caratterizzazione dei pianeti orbitanti intorno ad una stella, richiede una caratterizzazione accurata anche delle proprietà della stella intorno a cui essi orbitano. Lo studio delle proprietà evolutive e strutturali delle stelle di piccolissima massa è reso complicato dalle peculiari proprietà fisiche di stelle di tipo M, ciò nondimeno, negli ultimi anni sono stati compiuti significativi progressi, a cui hanno contribuito significativamente anche i ricercatori del nostro osservatorio.

E’ di recente pubblicazione uno studio dettagliato condotto dai ricercatori di OAAb che riguarda l’andamento del raggio e della temperatura superficiale delle stelle di tipo M al variare della loro massa. Tale analisi ha completamente modificato l’interpretazione che fino a questo momento era stata data ad alcune evidenze osservative: si riteneva, infatti, che la temperatura superficiale di queste stelle al variare del raggio avesse una discontinuità per stelle di massa intorno a 0.2 volte la massa del Sole, con importanti conseguenze sulla comprensione dei complessi meccanismi fisici che regolano le stelle piccolissime. Il nuovo studio ha dimostrato, invece, che la discontinuità in realtà non esiste. Un risultato ottenuto grazie al calcolo di modelli stellari più aggiornati, che prevedono un graduale cambiamento della pendenza della relazione temperatura superficiale–raggio proprio intorno a 0.2 masse solari causato da un fenomeno fisico chiamato “degenerazione elettronica”. Questo fenomeno è legato alle elevate densità proprie delle strutture stellari con massa intorno a 0.2 masse solari: i modelli mostrano che al diminuire della massa della stella, cresce il livello di degenerazione elettronica, ovvero il gas di elettroni -di cui sono formate- non si comporta più come un gas ideale, condizione quest’ultima che invece è tipica in stelle di massa maggiore. (vai all’articolo in Inglese)

Santi Cassisi

L’immagine illustra come potrebbe apparire un sistema formato da una tipica stella nana di tipo spettrale M e un pianeta orbitante intorno ad essa: uno scenario che si prevede di poter osservare e dunque utile per condurre osservazioni mirate per la scoperta di nuovi pianeti extra-solari. [crediti: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)]