22/07/18

Einstein e Gaia: che coppia ! **

Il presente articolo è stato inserito nella pagina di approfondimento dedicata all'effetto lente gravitazionale

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

 

Einstein e Gaia possono fare miracoli. Ad esempio permettere di misurare la massa di stelle singole...

Chi conosce l’evoluzione stellare e il diagramma HR (tutti spero!) sanno quanto sia importante la massa di una stella. Anzi potremmo dire che è il parametro fondamentale. Purtroppo, dobbiamo normalmente accontentarci di altri parametri come temperatura, luminosità, diametro, colore per avere una stima della massa, utilizzando formule sicuramente accurate, pur sapendo che una misura diretta sarebbe decisamente più interessante (soprattutto per verificare se certe relazioni sono veramente applicabili normalmente ai casi reali).

Si può ottenere un risultato diretto solo sfruttando i sistemi doppi, dove le leggi di Keplero ci permettono di arrivare alle masse delle due componenti. Ma cosa fare per le stelle singole?

La risposta ce l’aveva già data Einstein (tanto per cambiare)… Se la luce di una stella passa vicino a un’altra stella che le si para davanti, sarà deviata per effetto gravitazionale (curvatura dello spaziotempo) e la posizione apparente della stella più lontana differirà da quella reale. Un fenomeno fisico che causa una variazione della posizione di un astro. Lo conosciamo benissimo! E’ l’effetto della lente gravitazionale, che tanto utile è per vedere ciò che non si potrebbe vedere, sia per la posizione che per la debolezza intrinseca dell’oggetto nascosto da una massa notevole. Galassie lontanissime diventano visibili se la loro luce viene deviata da galassie o ammassi di galassie. E via con la croce di Einstein e gli archi più o meno completi.

Restando nelle nostre vicinanze, il metodo potrebbe essere applicabile a oggetti ben più piccoli, ma altrettanto interessanti: le stelle singole. Basta che una stellina lontana passi prospetticamente dietro (o quasi) a una stella singola vicina ed ecco che la sua luce deve piegarsi e la posizione apparente nel cielo deve spostarsi rispetto al suo andamento praticamente rettilineo.

Sì, molto bello. Ma ci vuole tanta fortuna ed essere pronti a guardare nel punto giusto al momento giusto (come in questo caso QUI). I movimenti relativi delle stelle rispetto a noi sono chiamati moti propri e in qualche modo indicano la lontananza dalla Terra: più grandi sono e più vicina dovrebbe essere la stella, almeno in prima approssimazione. Le stelle, però, hanno movimenti relativi molto lenti (per noi, almeno) e la determinazione del moto proprio è un lavoro legato ad anni e anni di osservazioni astrometriche ultra accurate. E, inoltre, si riesce a ottenere un risultato abbastanza accurato solo per stelle veramente vicine al Sole.

No, non è più vero! C’è Gaia che sta osservando miliardi di stelle e che di moltissime di loro sta misurando parallasse, moto proprio e posizione con una precisione mostruosa. Studiando le variazioni delle posizioni ottenute in pochi anni, Gaia ha creato una visione “dinamica” della nostra galassia, in cui ogni punto luminoso si muove in modo quantificabile. Basta cercare ed è diventato facile (si fa per dire) prevedere quando una stella relativamente vicina si porterà vicinissima a una stella di sfondo. Quest’ultima subirà un movimento apparente nel cielo, causato solo e soltanto dalla massa della stella in primo piano. Basta valutarlo e la massa della stella è determinata.

La prima applicazione è vicinissima: la stella Ross 322. il massimo spostamento è previsto per l’inizio di agosto di quest’anno (il movimento della stella in secondo piano è già cominciato). Nelle figure che seguono vediamo la situazione. Nella prima abbiamo una visione di Ross 322 a destra e della stellina di sfondo, a sinistra, nel 2011 (ottenuta al telsecopio PAN-STARRS delle Hawaii). Nel 2015 la Ross 322 si è spostata nella posizione del triangolo blu e il suo movimento è quello rappresentato dalla linea rosso-blu: centro quasi perfetto nel 2018 tra luglio e ottobre.

Fonte: J. Klüter et al., 2018, A&A 615.
Fonte: J. Klüter et al., 2018, A&A 615.

Ciò che ci si aspetta di vedere è il tracciato della seconda figura e i maggiori telescopi del mondo stanno già lanciandosi in questa sfida.

Fonte: J. Klüter et al., 2018, A&A 615.
Fonte: J. Klüter et al., 2018, A&A 615.

Sì, una vera sfida, guardando le unità di misura: milliarcosecondi (mas). Tanto per avere un’idea, il milliarcosecondo è l’angolo sotto cui si vedrebbe a occhio nudo un uomo sulla Luna… (e dico poco…). La linea verde sarebbe l’andamento non perturbato, mentre quella azzurra la traiettoria attesa a causa dell’effetto lente. Ovviamente, il movimento sarà misurato relativamente alla stella lontana, immaginata immobile, e quindi sarà proprio la Ross 322 a mostrare quella strana traiettoria. Ma è solo una questione di sistema di riferimento…

Intanto la Luyten 143-23 sta aspettando il suo turno (e ripeterà lo “show” nel 2021 con un'altra stellina di sfondo) e c’è già chi ha fatto le previsioni per i prossimi 50 anni. Ancora una volta, grazie a Einstein e a quel fantastico telescopio che è Gaia, si sta facendo un enorme passo in avanti per conoscere sempre meglio i grandi attori del teatro del Cosmo.

Articolo originale QUI

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