Il metodo astrosismico, basato sullo studio dei “terremoti stellari”, è stato messo a confronto per la prima volta con le tradizionali misure basate sulle leggi della gravità per stabilire l’età di una stella
Si può scoprire l’età di una stella osservando come “risuona”. Lo ha dimostrato un gruppo internazionale di ricerca guidato da studiosi dell’Università di Bologna che si è concentrato su una gigante rossa – una stella che si trova in una fase avanzata della sua evoluzione e caratterizzata da un raggio circa 10 volte quello solare – all’interno di un sistema binario. Grazie all’osservazione delle eclissi e delle variazioni di velocità dovute al moto orbitale, i ricercatori hanno determinato la massa della gigante rossa usando la legge di gravitazione universale di Newton. Allo stesso tempo però, i ricercatori hanno anche calcolato la sua massa, e quindi la sua età, utilizzando l’astrosismologia: un metodo che permette di rivelare le proprietà delle stelle a partire dall’analisi delle loro risonanze naturali.
Illustrazione del sistema binario a eclisse Kic 10001167. A sinistra, la variazione della luce osservata nel tempo mostra le eclissi periodiche delle due stelle. A destra, le orbite delle due componenti (una gigante rossa e una stella nana) viste dall’alto, insieme alle variazioni della loro velocità lungo la linea di vista. Combinando questi dati, curve di luce e velocità radiali, gli astronomi possono determinare con grande precisione la massa delle stelle (animazione prodotta con il programma Phoebe 2)
I risultati – pubblicati venerdì scorso su Astronomy & Astrophysics – sono sorprendenti: le due misurazioni della massa della stella, quella “tradizionale” e quella realizzata con l’astrosismologia, differiscono di appena l’1,4 per cento.
«Per la prima volta siamo riusciti a confrontare con un alto livello di accuratezza una stima dell’età sismica di una stella con una misura indipendente basata sulla sua orbita», dice Jeppe Sinkbæk Thomsen, dottorando al Dipartimento di fisica e astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna e primo autore dello studio. «Questi risultati ci dicono che l’astrosismologia è un metodo affidabile per misurare la massa e quindi l’età delle stelle della nostra galassia».
Misurare la massa di una stella solitaria nello spazio è molto complicato: se non ci sono altre stelle che le orbitano attorno, infatti, non è possibile utilizzare il metodo “tradizionale” basato sulle leggi della gravità. Ma esiste un altro modo, del tutto diverso, che sfrutta le minuscole variazioni di luce causate da oscillazioni interne: è proprio da queste che si ricavano informazioni preziose sulla struttura della stella.
«Le stelle vibrano in modo simile a strumenti musicali: al loro interno si propagano onde acustiche che fanno oscillare l’intera struttura», spiega Andrea Miglio, professore al Dipartimento di fisica e astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna, tra gli autori dello studio. «Queste oscillazioni risuonano a frequenze diverse a seconda delle proprietà interne della stella, proprio come il suono di uno strumento dipende dalla sua forma, dalle dimensioni e dal materiale. Studiando queste frequenze, possiamo determinarne la massa e quindi stimarne l’età».
Le oscillazioni stellari, con frequenze intorno ai 20 milionesimi di hertz (una oscillazione circa ogni 14 ore), sono state moltiplicate per circa 6,5 milioni per portarle nel dominio udibile: il risultato è una nota di 130 Hz, corrispondente al Do2, la stessa suonata da clarinetto e sassofono nell’animazione che potete vedere e ascoltare avviando il video qui sopra. Sebbene clarinetto e sassofono suonino entrambi la stessa nota fondamentale (Do2), i loro spettri sono diversi: è la firma unica del loro timbro, che dipende dalla forma e dalla struttura interna. Lo stesso vale per le stelle: anche loro vibrano, e le oscillazioni interne generano lievi variazioni di luminosità che possiamo misurare con telescopi come Kepler.
Analizzando la distribuzione delle frequenze — il “timbro stellare” — è dunque possibile dedurre massa, raggio ed età. Il risultato ottenuto dagli autori dello studio conferma l’accuratezza del metodo dell’astrosismologia, con implicazioni che vanno ben oltre la ricostruzione dell’età di una singola stella. Grazie a questo metodo di indagine è possibile infatti analizzare migliaia di antiche stelle della nostra galassia e ricostruire così l’evoluzione della Via Lattea nel corso di miliardi di anni.
Fonte: Unibo Magazine
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Advancing accuracy in age determinations of old-disk stars using an oscillating red giant in an eclipsing binary”, di J. S. Thomsen, A. Miglio, K. Brogaard, J. Montalbán, M. Tailo, W. E. van Rossem, G. Casali, D. Jones, T. Arentoft, L. Casagrande, D. Sebastian, G. Buldgen, A. Triaud, M. Matteuzzi, A. Stokholm, M. N. Lund, B. Mosser, P. F. L. Maxted, J. Southworth, J. T. Gadeberg, N. Koivisto, Z. Gray, V. Pinter, K. Matilainen, A. A. Djupvik, J. Jessen-Hansen, F. Grundahl, D. Slumstrup e S. Frandsen