Il Battito Regolare delle Stelle Pulsanti

Il Battito Regolare delle Stelle Pulsanti

Un team internazionale di scienziati ha utilizzato dati del telescopio TESS della NASA per scoprire per la prima volta un ritmo regolare di pulsazioni in una classe particolare di stelle variabili, una vera e propria musica per gli astronomi. Decifrare il ritmo delle stelle può aiutarci a comprendere meglio cosa avviene nel loro cuore.

Le pulsazioni avvengono quando il gas in una stella si espande e si contrae: la variazione in luminosità deriva da successive espansioni e contrazioni degli strati superficiali della stella. L’interno delle stelle è rimasto un mistero per lungo tempo, ma negli ultimi decenni gli astronomi sono riusciti a rilevare le oscillazioni interne delle stelle, svelando la loro struttura. Grazie a misurazioni precise delle variazioni nella curva di luce, gli scienziati possono studiare le pulsazioni stellari. Nel corso del tempo, la variazioni nei dati rivelano schemi intricati, ma spesso regolari, che consentono di “dare un’occhiata” al cuore delle massicce fornaci nucleari che alimentano il cosmo. In effetti, proprio come i geologi studiano le onde sismiche per scoprire indizi sulla struttura interna della Terra, gli astronomi possono studiare l’interno delle stelle attraverso le loro pulsazioni, utilizzando l’astrosismologia. Le onde sonore viaggiano attraverso l’interno di una stella a velocità che variano con la profondità, e si combinano tutte in modi di pulsazione a livello della superficie della stella. Gli astronomi rilevano queste pulsazioni come piccole variazioni nella luminosità e le utilizzano per determinare l’età, la temperatura, la composizione chimica e la struttura interna della stella.

Le onde sonore che rimbalzano all’interno di una stella fanno sì che si espanda e si contragga, con il risultato di variare in luminosità. L’animazione rappresenta un tipo di pulsazione delle Delta Scuti, determinato da onde (frecce blu) che viaggiano tra il nucleo della stella e la superficie. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

“I dati incredibilmente precisi della missione TESS della NASA ci hanno permesso di oltrepassare il rumore. Ora possiamo rilevare la struttura di fondo, un po’ come ascoltare accordi armoniosi suonati su un pianoforte”, afferma il primo autore dello studio pubblicato su Nature, Tim Bedding dell’Università di Sydney. Le scoperte rappresentano un contributo fondamentale per la nostra comprensione dei processi che avvengono all’interno dei miliardi di stelle che risplendono nella Via Lattea. Le stelle oggetto dello studio, con massa tra 1,5 e 2,5 volte quella del Sole, sono del tipo Delta Scuti, variabili che cambiano la loro luminosità a causa di pulsazioni della superficie, sia radiali che non radiali. Gli astronomi avevano già rilevato molteplici pulsazioni da questo tipo di stelle, senza mai determinare chiari schemi ripetitivi. Le Delta Scuti ruotano almeno una decina di volte più velocemente del Sole: la rapida rotazione appiattisce la stella ai poli e disordina gli schemi di pulsazione, rendendoli più complessi e difficili da decifrare.

“Le stelle sono come uno strumento musicale”, afferma Bedding. “Possono suonare molte note simultaneamente e possono essere presenti tutti i vari tipi di pulsazioni”. Man mano che il gas si espande e si contrae, la stella pulsa, producendo onde oscillanti simili alle onde sonore create da strumenti musicali. Ma, mentre il ritmo di altre stelle come il Sole sfoggia un’armonia regolare, fino ad oggi le pulsazioni delle Delta Scuti si sono rivelate una confusa cacofonia di rumori. “Prima d’ora vedevamo solo una gran confusione di note, tanto da non poter comprendere davvero questa classe di stelle pulsanti”, ricorda Bedding. “Era un caos, come ascoltare il suono prodotto da un gatto che cammina su un pianoforte”. Nel nuovo studio il team è riuscito a individuare sequenze regolari di pulsazioni ad alta frequenza in 60 stelle delta Scuti, distanti tra 60 e 1.400 anni luce da noi. “Questa identificazione definitiva dei modi di oscillazione apre una nuova strada per poter determinare masse, età e strutture interne di queste stelle”, chiarisce Bedding. Anche se le 60 stelle analizzare rappresentano soltanto una piccola frazione della popolazione totale delle Delta Scuti, questi risultati sono fondamentali per mettere a punto studi futuri.

Ad esempio, i ricercatori hanno dimostrato che le stelle analizzate sono giovani, appena all’inizio della fase principale della loro vita, una scoperta che può essere utilizzata per dedurre le età di altre stelle dello stesso tipo, attraverso l’astrosismologia. “Abbiamo dovuto processare tutte le 92.000 curve di luce, che misurano la luminosità di una stella nel corso del tempo, per poi eliminare il rumore, rimanendo con gli schemi regolari delle 60 stelle identificate nello studio”, spiega Daniel Hey dell’Università di Sidney, che ha programmato il software per analizzare i dati di Tess. “L’astrosismologia è uno strumento potente, con il quale possiamo studiare un vasto range di stelle. Questo è stato già fatto con successo per molte classi di stelle pulsanti, incluse stelle di piccola massa, giganti rosse, stelle massicce e nane bianche”, spiega Bedding. “Alcune delle stelle del nostro campione ospitano pianeti, inclusa Beta Pictoris, ad appena 60 anni luce dalla Terra. Più comprendiamo queste stelle, più impariamo sugli effetti potenziali che hanno sui loro pianeti”, conclude Isabel Colman, coautrice dello studio.

Nell’immagine rappresentazione artistica di una stella variabile
Crediti: ESO/M. Kornmesser

https://www.uclan.ac.uk/news/astronomers-find-regular-rhythms-among-pulsating-stars.php