L’asterosismologia per studiare la distanza delle stelle

Un team di astronomi ha utilizzato l’asterosismologia, ovvero lo studio delle oscillazioni stellari, per misurare con precisione la distanza delle stelle dalla Terra

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L'asterosismologia per studiare la distanza delle stelle
L'asterosismologia per studiare la distanza delle stelle

Un team di astronomi ha utilizzato l’asterosismologia, ovvero lo studio delle oscillazioni stellari, per misurare con precisione la distanza delle stelle dalla Terra. La loro ricerca ha esaminato migliaia di stelle e verificato le misurazioni effettuate durante la missione Gaia per studiare l’Universo vicino.

Per la maggior parte di noi, gli innumerevoli punti luminosi nel cielo notturno sembrano tutti stelle. Ma in realtà, alcuni di questi punti sono pianeti, o stelle distanti, o addirittura intere galassie situate a miliardi di anni luce di distanza. Quello che stai guardando dipende da quanto è lontano dalla Terra. Ecco perché misurare la distanza esatta degli oggetti celesti è un obiettivo così importante per gli astronomi – e una delle sfide più grandi che stanno attualmente affrontando.

Contributi alla missione Gaia

l’Agenzia spaziale europea (ESA) ha lanciato la missione Gaia dieci anni fa. I dati raccolti dal satellite Gaia stanno aprendo una finestra sull’Universo vicino, fornendo misurazioni astronomiche – come posizione, distanza dalla Terra e movimento – su quasi due miliardi di stelle.

All’EPFL, il gruppo di ricerca Standard Candles and Distances, guidato dal Prof. Richard Anderson, mira a misurare l’attuale espansione dell’Universo e vede Gaia come uno strumento prezioso. “Gaia ha aumentato di un fattore 10.000 il numero di stelle di cui vengono misurate le parallassi grazie a un enorme aumento di precisione rispetto al suo predecessore, la missione Hipparcos dell’ESA”, ha affermato.

Oggi gli scienziati usano la parallasse per calcolare la distanza delle stelle. Questo metodo prevede la misurazione degli angoli di parallasse, con l’aiuto del satellite, attraverso una forma di triangolazione tra la posizione di Gaia nello spazio, il Sole e la stella in questione. Più una stella è lontana, più difficile è la misurazione poiché la parallasse diminuisce quanto maggiore è la distanza.

Perfezionamento delle misurazioni della parallasse

Nonostante il clamoroso successo di Gaia, la misurazione della parallasse è complessa e rimangono piccoli effetti sistematici che devono essere controllati e corretti affinché la parallasse di Gaia raggiunga il suo pieno potenziale. Questo è ciò su cui hanno lavorato gli scienziati dell’EPFL e dell’Università di Bologna, in Italia, attraverso calcoli eseguiti su oltre 12.000 stelle giganti rosse oscillanti*: il campione più grande e le misurazioni più accurate fino ad oggi.



“Abbiamo misurato le distorsioni di Gaia confrontando le parallassi riportate dal satellite con le parallassi delle stesse stelle che abbiamo determinato utilizzando l’asterosismologia”, ha dichiarato Saniya Khan, uno scienziato del gruppo di ricerca di Anderson e autore principale di uno studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics

Asterosismologia e terremoti stellari

Nello stesso modo in cui i geologi studiano la struttura della Terra utilizzando i terremoti, gli astronomi utilizzano l’asterosismologia, e in particolare le vibrazioni e le oscillazioni delle stelle, per raccogliere informazioni sulle loro proprietà fisiche. Le oscillazioni stellari vengono misurate come minuscole variazioni dell’intensità della luce e tradotte in onde sonore, dando origine a uno spettro di frequenze di queste oscillazioni.

Analizzando la “musica” stellare

“Lo spettro di frequenza ci consente di determinare quanto è lontana una stella, permettendoci di ottenere parallassi asterosismiche”, ha affermato Khan. “Nel nostro studio, abbiamo ascoltato la ‘musica’ di un vasto numero di stelle, alcune delle quali distanti 15.000 anni luce”.

Per trasformare i suoni in misurazioni della distanza, il gruppo di ricerca è partito da un processo semplice. La velocità con cui le onde sonore si propagano nello spazio dipende dalla temperatura e dalla densità dell’interno della stella. “Analizzando lo spettro di frequenza delle oscillazioni stellari, possiamo stimare la dimensione di una stella, proprio come si può identificare la dimensione di uno strumento musicale dal tipo di suono che produce – pensa alla differenza di intonazione tra un violino e un violoncello”, ha dichiarato Andrea Miglio, professore ordinario presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna e terzo autore dello studio.

Migliorare le misurazioni astronomiche con l’asterosismologia

Dopo aver così calcolato la dimensione di una stella, gli astronomi ne hanno determinato la luminosità e hanno confrontato questo valore con la luminosità percepita qui sulla Terra. Hanno accoppiato queste informazioni con letture di temperatura e composizione chimica ottenute dalla spettroscopia e hanno analizzato questi dati attraverso sofisticate analisi per calcolare la distanza dalla stella. Infine, gli astronomi hanno confrontato le parallassi ottenute in questo processo con quelle riportate da Gaia per verificare l’accuratezza delle misurazioni del satellite.

“L’asterosismologia è l’unico modo con cui possiamo verificare la precisione della parallasse di Gaia in tutto il cielo, cioè sia per le stelle a bassa che ad alta intensità, e il futuro di questo campo è luminoso”, ha sottolineato Anderson

“Le prossime missioni spaziali come TESS e PLATO intese a rilevare e osservare gli esopianeti impiegheranno l’asterosismologia e forniranno i set di dati richiesti in regioni sempre più grandi del cielo. Metodi simili al nostro giocheranno quindi un ruolo cruciale nel migliorare le misurazioni della parallasse di Gaia, che ci aiuteranno a individuare la nostra posizione nell’Universo e avvantaggeranno una pletora di sottocampi dell’astronomia e dell’astrofisica”, ha concluso Khan.

Fonte: Astronomy & Astrophysics

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