25/07/15

Binarie a eclissi senza idrogeno: un colpo di fortuna eccezionale **

Questo articolo è stato inserito nella RACCOLTA dedicata agli studi più recenti sulle supernove Ia, che stanno facendo vacillare la certezza sulla loro luminosità standard, sulla quale poggiano le misurazioni circa l'espansione dell'Universo.

Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio dedicata alla Missione GAIA, in "Strumenti e Missioni".

 

Trovare due stelle che stiano per dare luogo una supernova di tipo Ia è già un bel colpo. Se poi la configurazione permette di risalire ai vari parametri geometrici e fisici del sistema è come vincere al Superenalotto. Ringraziamo la missione Gaia e i “veri” astrofili.

Facciamo un po’ di storia per meglio inquadrare l’eroina della nostra avventura cosmica. Esistono sistemi doppi composti da stelle di piccola massa che rivolvono su orbite estremamente strette. Se una di esse è ormai diventata una nana bianca è facile intuire la trama della storia. La piccola stella degenere inizia a “mangiarsi” la compagna, dando luogo a fiammate improvvise quando l’idrogeno della “vittima” accumulato su di lei è sufficiente a innescare esplosioni termonucleari. Abbiamo il fenomeno della nova.

Il processo può ricominciare da capo e le nove possono ripetersi nel tempo. Tuttavia, si potrebbe essere vicini al limite di Chandrasekhar e, invece di una semplice nova, si otterrebbe, alla fine,  nientemeno che una supernova di tipo Ia, proprio quelle che potrebbero rivoluzionare i metodi di misura delle distanze galattiche, se non fossero veramente così simili tra loro (ne abbiamo parlato QUI,  QUI e QUI).

Stelle doppie di questo genere vengono chiamate variabili cataclismiche  e pochi aggettivi sono così azzeccati. La loro variabilità è dovuta ai fenomeni di instabilità legati al disco di accrescimento che si forma attorno alla nana bianca e ai momenti di “urlo” parossistico. Ne segue una curva di luce quanto mai complessa e ingarbugliata.

In questa classe di stelle binarie, già di per sé molto interessanti, ne esistono alcune che hanno raggiunto una configurazione estremamente vicina all’eventuale momento di esplosione finale. Esse sono chiamate di tipo AM Canum Venaticorum e si evidenziano in quanto nel loro spettro non compare l’idrogeno, il materiale fondamentale per la vita stellare. La nana bianca ha, da tempo, consumato il suo, espulso con la nebulosa planetaria, ma quello della compagna dovrebbe essere ancora abbondante. Abbondante sì, ma non inesauribile. Prima o poi la nana bianca “cannibale” può strapparlo del tutto e lasciare la compagna completamente nuda nel suo vestitino di elio.

Due stelle di elio, vicinissime, che molto presto, probabilmente, si uniranno in modo fantasmagorico portando, facilmente, a una supernova. Un sistema doppio di importanza fondamentale per capire le fasi che anticipano quelle ancora misteriose delle supernove di tipo Ia e che potrebbero dare informazioni preziose sulle diverse possibilità di risultato finale.

Questi sistemi hanno solitamente periodi cortissimi, da 5 a 65 minuti, e la loro fusione è una conclusione non certo difficile. La AM Can Ven, la prima a essere scoperta, lo ha di soli 17 minuti. Oggi se ne conoscono altre 43. E’ inutile dire che le fasi finali comportano violente accelerazioni, per cui esse sono anche ottimi candidati per produrre onde gravitazionali. Dei veri “gioielli” cosmici.

Sarebbe veramente magnifico riuscire a stabilire esattamente i loro parametri orbitali, la loro massa e i loro raggi. Per ottenere ciò, però, bisognerebbe avere  una fortuna sfacciata: sperare che esse si eclissino reciprocamente. Va bene che sono vicine, ma sono anche molto rare… Osservare binarie a eclissi sarebbe non solo bello, ma anche relativamente facile, alla portata di tanti astronomi dilettanti (quelli veri, però, non i soliti astrofili nostri “amici” che si dedicano a galassie che riescono a vedere solo loro o ai soliti Giove, Saturno e Marte).

Purtroppo, si conoscono solo due sistemi che mostrano eclissi,  molto parziali, che coinvolgono parte del disco di accrescimento. Non ci resta che sperare nella ciliegina sopra la torta… ossia in un sistema visto praticamente di taglio.

E’ chiedere troppo?

No, Gaia, che anche se in silenzio e senza clamori mediatici sta lavorando duramente e molto bene, è riuscita a inserire la ciliegina sulla torta, che ha per adesso il poco esaltante nome di Gaia 14aae. Il telescopio spaziale si è accorto di un cambiamento drastico di luminosità e ha subito avvertito i … terrestri. C’è voluto poco a capire che si era di fronte a un boccone molto ghiotto e quasi unico. Come già accennato, non solo i telescopi professionali si sono scatenati a raccogliere curve di luce, ma anche molti astronomi dilettanti che hanno dato un contributo a dir poco essenziale.

rappresentazione artistica di Gaia14aae. Fonte: Marisa Grove/Institute of Astronomy
Rappresentazione artistica di Gaia14aae. Fonte: Marisa Grove/Institute of Astronomy

La stella doppia si trova nella costellazione del Dragone a circa 730 anni luce da noi. La compagna donatrice è ormai un enorme pallone leggerissimo, grande 125 volte il nostro Sole, mentre la nana bianca che dirige le danze non supera le dimensioni terrestri. La sua massa, però, supera di gran lunga la compagna ormai svuotata di tutto il suo idrogeno. L’eclissi è totale e la piccola stella degenere con il suo disco viene completamente nascosta ogni 50 minuti (il periodo di rivoluzione).

La curva di luce della variabile cataclismica Gaia 14aae mostra I due minimi profondi dovuti all’eclissi della nana bianca e del suo disco d’accrescimento. Fonte: Campbell et al., MNRAS.
La curva di luce della variabile cataclismica Gaia 14aae mostra un minimo profondo dovuti all’eclissi della nana bianca e del suo disco d’accrescimento. Fonte: Campbell et al., MNRAS.

Non sappiamo ancora quale sarà la fine del sistema. Le possibilità sono essenzialmente due: o il pallone gonfiato cadrà sulla nana bianca con probabile produzione di una supernova, oppure verrà completamente e lentamente divorato dalla ingorda stellina degenere. Solo una migliore conoscenza dei parametri fisici in gioco ce lo potrà dire. In ogni modo un vero scrigno ricco di perle.

Con tutto quello che riesce a osservare Gaia, possiamo anche aspettarci che la ciliegina non rimanga isolata. L’appetito vien mangiando!

Articolo originale QUI

Un po' di archeoastronomia: potrebbere essere stati gli antichi egizi a scoprire la prima binaria a eclisse!

2 commenti

  1. AlexanderG

    Ciao,
    vedo che, nella figura, l'unità di misura delle ordinate è 'Flux density"... densità di flusso?
    Cos'è?
    Da ignorante avrei usato la più "volgare" magnitudine :)

    Alex.

  2. beh... sono parametri equivalenti e dipendono da ciò che regala l'osservazione. La densità di flusso va intesa come la quantità di energia per unità di area. Se la moltiplichi per l'area ottieni il flusso.

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