VY CANIS MAJORIS: SCOPERTA, CARATTERISTICHE, STRUTTURA, FORMAZIONE ED EVOLUZIONE - ARTE - 2025

VY Canis Majoris è una stella nella costellazione Canis Majoris o Can Mayor, dove si trova anche Sirius. VY Canis Majoris è distante circa 4900 anni luce dalla Terra ed è visibile con binocoli e telescopi, mostrando un caratteristico colore rosso.

Le prime osservazioni di VY Canis Majoris (VY CMa) risalgono all'inizio del XIX secolo. Sono dovute all'astronomo francese Joseph DeLalande nel 1801, che la classificò come stella di magnitudine 7.

Figura 1. VY Canis Majoris nella costellazione di Orione, è una stella con un raggio migliaia di volte maggiore di quello del Sole, è circondata da una nebulosa costituita da materiale che la stella stessa proietta continuamente. Fonte: Wikimedia Commons. Judy Schmidt.

Con i miglioramenti nel design del telescopio, gli astronomi all'inizio del XX secolo si sono presto resi conto di quanto sia unico VY CMa, grazie alla sua luminosità variabile e avvolto in una nebulosa complessa, piena di grumi e condensazioni.

Per questo da tempo si pensava che fosse piuttosto uno star system. Questa idea è attualmente fuori discussione, sebbene alcuni astronomi sostengano che ci sia almeno un compagno.

Le osservazioni indicano che VY CMa è estremamente luminoso e di dimensioni eccezionali, migliaia di volte più grande del Sole. A tal punto che, se prendesse il suo posto, la stella si estenderebbe fino all'orbita di Saturno.

VY CMa è sicuramente in una fase altamente instabile, che precede la fine della sua vita, perché la stella sta rapidamente perdendo i suoi strati esterni e li lancia nello spazio, dove si espandono come una nebulosa intorno ad essa.

Questo è il motivo per cui gli astronomi non escludono la possibilità che VY CMa subirà un'epidemia di supernova in breve tempo.

caratteristiche

Gli astronomi sono molto interessati allo studio di una stella unica come VY CMa, perché le sue informazioni sono decisive nello studio dell'evoluzione stellare.

VY CMa si caratterizza per essere tra le stelle con il raggio maggiore ed è anche la più luminosa. È anche tra le più massicce delle supergiganti rosse, stelle che hanno già viaggiato molto nella loro vita stellare.

VY CMa è anche affascinante perché i suoi giorni dovrebbero finire improvvisamente, in una grande esplosione di supernova. Diamo un'occhiata ad alcuni dei dettagli più interessanti:

Posizione

VY CMa è visibile dalla Terra nella costellazione del Canis Major, vicino a Sirio e alla costellazione di Orione. Si trova tra 3.900 e 4.900 anni luce dalla Terra.

Non è facile stabilire con precisione la distanza, in primo luogo perché la stella non è vicina e in secondo luogo perché vomita continuamente materiale. Pertanto è avvolto da una nebulosa (vedi figura 1) che rende difficile vedere l'atmosfera della stella e rende difficile effettuare stime accurate.

Figura 2. La costellazione Can Major e VY CMa circondate in rosso, vicino a NGC 2362, un ammasso aperto pieno di giovani stelle e stelle in formazione. Fonte: Wikimedia Commons. Canis_major_constellation_map.png: Torsten Bronger. Opera derivativa: Kxx.

Variabilità

Nel 1931 era già un fatto che VY CMa stava sperimentando notevoli variazioni nella sua luminosità, tanto da essere descritta come una stella variabile di lungo periodo.

Sebbene sia molto luminoso, la sua magnitudine assoluta varia tra -9,5 e -11,5. Confronta Sirio, che ha magnitudine -1,6, e il Sole, l'oggetto più luminoso visto dalla Terra, a -26,7.

Per identificare le stelle variabili, gli astronomi assegnano loro un nome composto da una o due lettere maiuscole, seguito dal nome della costellazione in cui si trovano.

Alla prima variabile scoperta viene assegnata la lettera R, alla successiva la S e così via. Quando le lettere sono finite, una sequenza inizia con RR, RS e così via, così che VY CMa è il numero 43 tra le stelle variabili di Can Major.

E perché VY CMa o altre stelle subiscono cambiamenti nella loro luminosità? Può essere perché la stella cambia la sua luminosità, a causa di contrazioni ed espansioni. Un altro motivo potrebbe essere la presenza di un altro oggetto che lo eclisse temporaneamente.

Radio

Alcuni astronomi stimano il raggio di VY CMa fino a 3.000 volte il raggio del Sole. Altre stime più prudenti indicano una dimensione di 600 raggi solari, sebbene le misurazioni più recenti lo collochino a 1.420 raggi solari.

Il fatto che VY CMa sia avvolto in una nebulosa di materia espulsa dalla stessa stella è responsabile del raggio variabile della stella. Un dato che fino ad ora è ancora in discussione.

Per un certo periodo VY CMa è stata la più grande star conosciuta. Oggi è superato da UY Scuti (1708 raggi solari) nella costellazione dello Scudo e da Westerlund 1-26 (2544 raggi solari secondo alcuni, 1500 secondo altri) nella costellazione dell'Ara.

Massa

Non necessariamente perché è una grande stella, è la stella più massiccia di tutte. Dalla temperatura e dall'ampiezza (bolometrica) si stima che la massa attuale di VY CMa sia 17 ± 8 masse solari (la massa del Sole è 1.989 × 10 ^ 30 kg).

VY CMa perde massa al ritmo di 6 × 10 ^ −4 masse solari ogni anno, senza contare le espulsioni di massa violente che si verificano frequentemente. In questo modo si forma la nebulosa che circonda la stella.

Temperatura e luminosità

La temperatura di VY Canis Majoris è stimata in 4000 K e una luminosità compresa tra 200.000 e 560.000 volte quella del Sole. La luminosità è equivalente alla potenza (energia per unità di tempo) emessa dalla stella nello spazio.

La luminosità del Sole viene utilizzata come riferimento e unità per misurare la potenza degli oggetti astronomici. Una (1) luminosità solare è uguale a 3.828 × 10 ^ 26 watt.

La temperatura e la luminosità del VY Canis Majoris lo collocano nella regione supergigante del diagramma di classificazione stellare HR.

Figura 3. Diagramma HR delle stelle. Le supergiganti rosse e le ipergiganti come VY Canis Majoris sono in alto a destra. Fonte: Wikimedia Commons.

Il diagramma HR o Hertzsprung-Russell è un grafico della luminosità delle stelle in funzione della loro temperatura. La posizione di una stella in questo diagramma indica il suo stato evolutivo e dipende dalla sua massa iniziale.

Le stelle che consumano idrogeno per formare elio nel loro nucleo sono quelle che si trovano nella sequenza principale (sequenza principale), la diagonale del diagramma. Il nostro Sole è lì, mentre Proxima Centauri è in basso a destra, perché è più freddo e più piccolo.

Betelgeuse, Antares e VY CMa hanno invece lasciato la sequenza principale, perché hanno già esaurito l'idrogeno. Sono poi migrati verso la linea evolutiva delle stelle rosse supergiganti e ipergiganti, in alto a destra nel diagramma.

Nel tempo (astronomiche, ovviamente) stelle come il Sole diventano nane bianche, spostandosi lungo il diagramma HR. E le supergiganti rosse finiscono i loro giorni come supernovae.

Struttura

Le stelle sono fondamentalmente enormi sfere di gas costituite per la maggior parte da idrogeno ed elio, accompagnate da tracce degli altri elementi conosciuti.

La struttura delle stelle è più o meno la stessa per tutte: un nucleo in cui avvengono le reazioni di fusione, uno strato intermedio chiamato mantello o involucro e lo strato esterno o atmosfera stellare. Nel tempo, lo spessore e le caratteristiche di questi strati cambiano.

Sono due le forze che mantengono coesa la stella: da un lato l'attrazione gravitazionale che tende a comprimerla, e dall'altro la pressione generata dal nucleo dalle reazioni di fusione, che lo espande.

Figura 4. Una stella è in equilibrio idrostatico quando la gravità che tende a comprimerla è bilanciata dalla pressione di fusione che la espande. Fonte: F. Zapata.

Quando si verifica uno squilibrio, come l'esaurimento dell'idrogeno, la gravità prevale e il nucleo della stella inizia a collassare, generando grandi quantità di calore.

Questo calore viene trasmesso agli strati adiacenti e dà luogo a nuove reazioni di fusione che ripristinano temporaneamente l'equilibrio della stella. Ma nel processo, gli strati più esterni si espandono violentemente e la stella si gonfia, trasformandosi in una gigante rossa.

E se la massa iniziale della stella era maggiore di 8 masse solari, allora diventa una supergigante o un'ipergigante, come VY Canis Majoris.

Le stelle ipergiganti sono rare nell'universo, a meno che non ne siamo a conoscenza. Ci sono blu, bianco, giallo, rosso … La differenza di colore è dovuta alla temperatura, quelli blu sono più caldi e quelli rossi sono più freddi.

Quando le stelle si avvicinano alla fine della loro evoluzione, acquisiscono una struttura stratificata di cipolla, perché mentre brucia elementi più pesanti, rimane uno strato esterno dell'elemento meno denso bruciato prima, come si vede nella figura.

Ecco perché in VY Canis Majoris sono stati rilevati composti chimici della natura più varia.

Figura 5. Struttura a strati di "cipolla" di una stella nella sua fase finale di evoluzione. Fonte: European Southern Observatory.

Formazione ed evoluzione

Come tutte le stelle, VY Canis Majoris deve essersi formata grazie alla gravità avendo cura di compattare il gas e la polvere cosmica in un'enorme nuvola.

Come accade, la temperatura aumenta fino all'avvio del reattore nucleare della stella. Quindi nasce l'equilibrio idrostatico tra le forze sopra menzionate: la gravità di compattazione e la pressione dal nucleo vuole espandere la stella.

A questo punto e sempre in base alla sua massa, la stella si trova nella sequenza principale. Per VY Canis Majoris avrebbe dovuto essere a sinistra del diagramma, nella regione delle stelle giganti blu, ma una volta esaurito l'idrogeno è passato alla linea evolutiva delle ipergiganti.

Stelle così massicce spesso finiscono i loro giorni in un'esplosione di supernova, come abbiamo detto. Ma possono anche subire perdite di massa e diventare una gigante blu, almeno per un breve periodo, terminando i loro giorni come una stella di neutroni o un buco nero.

Confronto con il sole

L'immagine seguente mostra un confronto tra le dimensioni di VY Canis Majoris e il Sole. Non solo differiscono per dimensioni, massa e temperatura, ma le linee evolutive di entrambi sono molto diverse.

Figura 6. Dimensioni comparative tra il Sole, inclusa l'orbita terrestre (nel rettangolo) e VY Canis Majoris. Fonte: Wikimedia Commons.

Il Sole alla fine uscirà dalla sequenza principale e diventerà una gigante rossa, espandendosi in dimensioni oltre la Terra. Ma c'è ancora molta strada da fare, dal momento che il Sole ha appena la metà della sua vita di stella stabile. Esiste da circa 4,603 miliardi di anni.

Ne ha ancora tanti, ma per la sua massa il Sole finirà i suoi giorni come una nana bianca, mentre VY Canis Majoris potrebbe farlo in un modo molto più spettacolare.

Riferimenti

1. Associazione americana degli osservatori di stelle variabili. VY Canis Majoris. Estratto da: aavso.org.
2. Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2 °. Edizione. Pearson.
3. Martínez, D. L'evoluzione stellare. Vaeliada. Recupero da: Google Libri.
4. Paolantonio, S. La straordinaria stella variabile VY Canis Majoris. Estratto da: historiadelaastronomia.files.wordpress.com.
5. Rebusco, P. Fusion in the Universe: da dove vengono i tuoi gioielli. Estratto da: scienceinschool.org.
6. Wikipedia. Supergigante rossa. Estratto da: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. VY Canis Majoris. Estratto da: en.wikipedia.org.