Scoperto ritmo vitale tra giovani stelle pulsanti!

stella Delta Scuti pulsazioni
Fermo immagine delle pulsazioni della stella variabile Delta Scuti, chiamata HD 31901. La simulazione animata è basata sulle misurazioni di luminosità del satellite Transiting Exoplanet Survey (TESS) della NASA. Immagine: prodotta dal Dr. Chris Boshuizen (twitter.com / DrChrispyMusic o instagram.com / DrChrispyMusic), con l'assistenza del Dr. Simon Murphy e del Prof. Tim Bedding (twitter.com / timbedding)

Le giovani stelle rivelano il loro funzionamento interno attraverso il suono. Un team guidato dall’Australia ha risolto il mistero di come pulsano alcune giovani stelle in rapida rotazione. Infatti le stelle di Delta Scuti ora possono essere studiate in modo più dettagliato grazie al lavoro del professor Tim Bedding e dei suoi colleghi. Si tratta di classi di corpi celesti che finora hanno sempre sconcertato gli scienziati. Eppure per la prima volta ascoltandone il cuore pulsante, hanno identificato in loro un ritmo vitale.

I risultati del loro studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature. L’autore principale, il professor Tim Bedding, dell’Università di Sydney, ha dichiarato:

«In precedenza per capire correttamente queste stelle pulsanti abbiamo trovato troppi indizi confusi. Era tutto un caos, un po’ come ascoltare il suono di un gatto che cammina su un pianoforte.»

Un team internazionale ha usufruito dei dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Si tratta di un telescopio spaziale della NASA, utilizzato principalmente per rilevare pianeti attorno ad alcune delle stelle più vicine alla Terra. Ha fornito al team misurazioni della luminosità di migliaia di stelle, consentendo loro di trovarne 60, le cui pulsazioni avessero un senso. Il professor Bedding ha detto:

«I dati incredibilmente precisi della missione TESS della NASA ci hanno permesso di eliminare il rumore. Ora siamo in grado di rilevarne la struttura, ed è come ascoltare un’armoniosa melodia suonata al pianoforte. »


Le scoperte sono un contributo importante alla nostra comprensione generale di ciò che accade all’interno degli innumerevoli trilioni di stelle che esistono nel cosmo. Quelle di dimensioni intermedie – da circa 1,5 a 2,5 volte la massa del nostro Sole – sono conosciute come stelle Delta Scuti, che prendono il nome da una stella variabile nella costellazione dello Scutum (Scudo). All’inizio, quando si studiavano le pulsazioni di questa classe di stelle, ne venivano rilevate molte. Nonostante questo non sono stati in grado di determinare chiari schemi di pulsazione.

Il team di astronomi guidato dall’Australia ha rilevato modalità di pulsazione, ad alta frequenza, straordinariamente regolari in 60 stelle Delta Scuti (dai 60 ai 1400 anni luce di distanza). Il professor Bedding ha detto:

«Questa identificazione definitiva delle modalità di pulsazione consente un nuovo modo con cui possiamo determinare le masse, l’età e le strutture interne di queste stelle.»

Daniel Hey, uno studente dottorando dell’Università di Sydney e coautore del documento, ha progettato il software che ha permesso al team di elaborare i dati TESS. Egli ha detto:

«Avevamo bisogno di elaborare tutte le 92.000 curve di luce, che misurano la luminosità di una stella nel tempo. Da qui abbiamo dovuto togliere il rumore, ottenendo degli schemi chiari delle 60 stelle identificate nello studio.»

«Utilizzando la libreria open-source Python, Lightkurve, in pochi giorni, siamo riusciti a elaborare tutti i dati delle curve di luce sul mio computer universitario.»

Astrosismologia

Le parti interne delle stelle, un tempo, erano un mistero per la scienza. Ma negli ultimi decenni, gli astronomi sono stati in grado di rilevarne le oscillazioni interne. In questo modo, attraverso lo studio delle pulsazioni stellari e misurazioni precise dei cambiamenti nell’emissione luminosa, possono rivelarne la struttura. Nel corso di diversi periodi di tempo, infatti le variazioni dei dati rivelano schemi intricati e spesso regolari, che ci consentono di individuare il cuore delle enormi fornaci nucleari che alimentano l’universo.

dottorato studente università di Sydney Tim Bedding stelle

Professor Tim Bedding. (Immagine: Università di Sydney)

Questo ramo della scienza, noto come astrosismologia, non ci permette solo di capire il funzionamento di stelle lontane. Possiamo anche sapere come il nostro Sole produce macchie solari, brillamenti e profondi movimenti strutturali. Applicato al Sole, ci fornisce informazioni estremamente accurate sulla sua temperatura e composizione chimica. Persino sulla produzione di neutrini, che potrebbero rivelarsi importanti nella nostra caccia alla materia oscura. Il professor Bedding ha detto:

«L’astrosismologia è uno strumento potente grazie al quale possiamo comprendere un’ampia gamma di stelle. Ciò è stato fatto con grande successo su molte classi di stelle pulsanti, tra cui stelle a bassa densità di massa simili al Sole, giganti rosse, stelle ad alta densità di massa e nane bianche. Sulle stelle Delta Scuti fino ad ora eravamo perplessi»

Isabel Colman, co-autrice e studentessa dottoranda dell’Università di Sydney, ha dichiarato:

«Penso sia incredibile che possiamo usare tecniche come questa per guardare l’interno delle stelle. Alcune stelle ospiti dei nostri pianeti campione, tra cui beta Pictoris, sono a soli 60 anni luce dalla Terra e sono visibili ad occhio nudo dall’Australia. Più sappiamo delle stelle, più impariamo riguardo ai potenziali effetti che hanno sui loro pianeti. »

Scarsa «distanza sociale»

L’identificazione di modelli regolari in queste stelle, di massa intermedia, amplierà la portata dell’astrosismologia verso nuove frontiere, ha affermato il professor Bedding. Ad esempio, ci permetterà di determinare l’età dei giovani gruppi di stelle in movimento, i cluster (associazioni di asteroidi) e i flussi stellari, aggiungendo:

«I nostri risultati mostrano che questa classe di stelle è molto giovane e alcune tendono a gironzolare liberamente in gruppi sciolti. Non hanno ancora ben presenti le regole di «distanziamento sociale ». »

Il dottor George Ricker, del MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, il principale investigatore per il Transiting Exoplanet Sky Survey della NASA, che ha fornito i dati su cui si basa lo studio, ha dichiarato:

«Siamo entusiasti del fatto che gli astronomi di tutto il mondo utilizzino i dati TESS per approfondire la nostra conoscenza dei processi stellari. I risultati di questo nuovo entusiasmante articolo guidato da Tim Bedding hanno aperto orizzonti completamente nuovi per comprendere meglio un’intera classe di stelle.»

Guarda le pulsazioni di una stella Delta Scuti! Cambia luminosità quando le onde sonore interne a diverse frequenze causano l’espansione e la contrazione di sue parti. In un modello, l’intera stella si espande e si contrae, mentre nell’altro, gli emisferi opposti si gonfiano e si restringono fuori sincrono. In realtà, una singola stella mostra molti schemi di pulsazione che possono rivelarne l’età, la composizione e la struttura interna. Le specifiche variazioni di luce osservate dagli astronomi dipendono anche da come l’asse di rotazione della stella si inclina verso di noi. Le stelle di Delta Scuti ruotano così rapidamente da appiattirsi in ovali, il che confonde questi segnali e li rende più difficili da decodificare. Ora, grazie al Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA, gli astronomi ne stanno decifrando alcuni. (Immagine: Goddard Space Flight Center della NASA)

Fonte: University of Sydney [N.B: I materiali possono essere stati modificati in contenuto e lunghezza.]

Tradotto da: Ilona Golebiewska

Articolo in inglese: https://www.visiontimes.com/2020/05/16/astronomers-find-regular-rhythms-among-pulsating-stars.html