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Antares, la prima immagine di una superficie stellare diversa dal Sole

Antares, la prima immagine di una superficie stellare diversa dal Sole

La miglior immagine mai ottenuta di una stella diversa dal Sole: ecco la ‘superfoto’ della supergigante rossa Antares. L’ha prodotta un gruppo di astronomi coordinato dall’Università Cattolica del Nord in Cile grazie al telescopio Vlt (Very Large Telescope) dell’Osservatorio europeo australe (Eso). Il risultato dello studio è pubblicato su Nature.

antares
Antares

Antares è una stella famosa: una supergigante rossa, enorme e relativamente fredda, che per la sua colorazione rossastra risulta facilmente visibile anche ad occhio nudo dal cuore della costellazione dello Scorpione. Ora è sulla via del tramonto, pronta per esplodere in una supernova. I ricercatori non solo sono riusciti a ricostruire l’immagine più dettagliata di sempre di una stella, ma anche a misurare il movimento e la velocità del materiale sulla superficie stellare, rivelando un’inattesa turbolenza nella sua atmosfera.

Enormi stelle morenti come la supergigante rossa Antares hanno una massa iniziale da 9 a 40 volte, circa, la massa del Sole. E quanto una stella diventa una supergigante rossa, la sua atmosfera si espande: diventa grande e luminosa, ma di bassa densità. Antares ha ora una massa di circa 12 volte la massa del Sole e un diametro di circa 700 volte quello del Sole.

Si pensa che abbia già perso molta massa durante la sua vita: almeno tre masse solari di materia. “Per più di mezzo secolo abbiamo affrontato il problema di come le stelle come Antares perdano massa così velocemente nelle fasi finali dell’evoluzione”, ha spiegato Keiichi Ohnaka, primo autore dell’articolo.

“L’interferometro del Vlt è l’unico strumento che possa misurare direttamente il moto del gas nell’atmosfera estesa di Antares – un passo cruciale nella direzione della soluzione del problema. La prossima sfida è di identificare che cosa provoca le turbolenze”.

European Southern Observatory (ESO) – Questa è l’impressione di un artista che mostra la superficie e l’atmosfera della stella supergigante Antares, situata nella costellazione dello Scorpione. È stato realizzato utilizzando i dati ottenuti dall’interferometro con telescopio molto grande dell’ESO.

Il VLTI è una struttura unica che può combinare la luce da un massimo di quattro telescopi, dagli Unit Telescopes di 8,2 metri ai Telescopi Ausiliari più piccoli, per creare un telescopio virtuale equivalente a un singolo specchio fino a 200 metri di diametro. Ciò consente di visualizzare dettagli finissimi, al di là di quanto si può vedere con un singolo telescopio. 

Per oltre mezzo secolo è stato difficile comprendere come stelle della grandezza di Antares perdono così rapidamente la massa nella fase finale della loro evoluzione, ha detto Keiichi Ohnaka. “Il VLTI è l’unica soluzione che consente di misurare direttamente i movimenti dei gas nell’atmosfera estesa di Antares, un passo cruciale per chiarire questo problema. La prossima sfida è identificare ciò che guida i movimenti turbolenti”. 

Utilizzando i nuovi risultati, la squadra ha creato la prima mappa di velocità a due dimensioni dell’atmosfera di una stella diversa dal Sole. Lo hanno fatto utilizzando il VLTI con tre dei telescopi ausiliari e uno strumento chiamato AMBER per creare immagini separate della superficie di Antares su una piccola gamma di lunghezze d’onda a infrarossi.

La squadra ha poi utilizzato questi dati per calcolare la differenza tra la velocità del gas atmosferico in posizioni diverse sulla stella e la velocità media su tutta la stella. Questo ha determinato una mappa della velocità relativa del gas atmosferico sull’intero disco di Antares – la prima creata per una stella diversa dal Sole.

La velocità del materiale sulla superficie di Antares può essere misurata dall’effetto Doppler, che sposta le linee spettrali verso le estremità rosse o blu dello spettro, a seconda se il materiale si stia allontanando o avvicinando all’osservatore. 

Gli astronomi, trovando un gas turbolento e di bassa densità molto più lontano dalla stella di quanto previsto hanno concluso che il movimento non poteva derivare dalla convezione, cioè dalla materia che trasferisce energia dal nucleo all’atmosfera esterna di molte stelle.

La convezione è il processo in cui il materiale freddo si sposta verso il basso e il materiale caldo si muove verso l’alto in un moto circolare. Un esempio ne sono le cerrenti calde e fredde che possiamo trovare nella nostra atmosfera, ed è lo stesso principio che anima le stelle. Quindi, gli astronomi hanno concluso che esso è un processo nuovo, attualmente sconosciuto, e che esso sia la chiave per spiegare questi movimenti nelle atmosfere estese di supergiganti rossi come Antares. 

“In futuro, questa tecnica di osservazione può essere applicata a diversi tipi di stelle per studiarne le superfici ed atmosfere con un livello di dettagli senza precedenti, conclude Ohnaka. “Il nostro lavoro porta l’astrofisica stellare a una nuova dimensione e apre una finestra completamente nuova per osservare le stelle”. 

L’intera ricerca è stata pubblicata ed è ora possibile trovarla cliccando il link sottostante: Clicca QUI   

Sistema stellare

α Scorpii è una doppia stella che si pensa formi un sistema binario . L’orbita calcolata meglio per le stelle è considerata inaffidabile.  Descrive un’orbita quasi circolare vista quasi al limite, con un periodo di 1.218 anni e un asse semi-maggiore di circa 2,9 “ .  Altre stime recenti del periodo sono andate da 880 anni per un’orbita calcolata,  a 2.562 anni da una semplice stima della Legge di Keplero . 

Le prime misurazioni della coppia erano di circa 3,5 ” nel 1847-49, 2.5 ″ nel 1848. Osservazioni più moderne forniscono costantemente separazioni intorno a 2.6 ″ –2,8 “ .  Le variazioni nella separazione sono spesso interpretate come prove del moto orbitale,  ma hanno maggiori probabilità di essere semplicemente imprecisioni osservative con pochissimo moto relativo vero tra le due componenti. 

La coppia ha una separazione prevista di circa 529 unità astronomiche (AU) (≈ 80 miliardi di km) alla distanza stimata di Antares, fornendo un valore minimo per la distanza tra di loro. L’esame spettroscopico degli stati energetici nel deflusso della materia dalla stella compagna suggerisce che è finita a 220  UA (oltre 110 miliardi di km). 

Antares

Antares è una stella supergigante rossa con una classificazione stellare di M1.5Iab-Ib ed è indicata come uno standard spettrale per quella classe. A causa della sua natura, le misurazioni della parallasse derivate presentano grandi errori, quindi la distanza reale di Antares è di circa 550 anni luce (170 parsec ) dal Sole. 

La luminosità di Antares alle lunghezze d’onda visive è circa 10.000 volte quella del Sole , ma poiché la stella irradia una parte considerevole della sua energia nella parte infrarossa dello spettro , la vera luminosità bolometrica è circa 100.000 volte quella del Sole. Esiste un ampio margine di errore assegnato ai valori per la luminosità bolometrica, in genere il 30% o più. C’è anche una notevole variazione tra i valori pubblicati da diversi autori, ad esempio 75.900  L e 97.700  L pubblicato nel 2012 e 2013. 

La massa della stella è stata calcolata in circa 12  Mo da 11 a 14,3  M. Il confronto tra la temperatura e la luminosità effettive di Antares e le tracce evolutive teoriche per stelle massicce suggerisce una massa progenitrice di 17  M e un’età di 12 milioni di anni, o una massa iniziale di 15  M e un’età compresa tra 11 e 15 anni. Si prevede che massicce stelle come Antares esplodano come supernovae.

Porzione di un grande cerchio giallo-arancione che rappresenta Antares, con un cerchio nero per l'orbita di Marte, e immagini di Arturo e del sole in scala
Confronto tra la supergigante rossa Antares e il Sole, mostrato come il puntino verso l’alto in alto a destra

Come la maggior parte dei supergiganti fantastici, le dimensioni di Antares hanno molta incertezza a causa della natura tenue e traslucida delle estese regioni esterne della stella. La definizione di una temperatura efficace è difficile a causa della generazione di linee spettrali a diverse profondità nell’atmosfera e misurazioni lineari producono risultati diversi a seconda della lunghezza d’onda osservata. 

Inoltre, Antares sembra pulsare, variando il suo raggio di 165  R o del 19%. Varia anche la temperatura di 150 K, in ritardo di 70 giorni rispetto alle variazioni di velocità radiale che possono essere causate dalle pulsazioni.

Il diametro di Antares può essere misurato con la massima precisione usando l’ interferometria o osservando eventi di occultazioni lunari . È stato pubblicato un diametro apparente da occultazioni 41,3 ± 0,1 millisecondi d’arco. L’interferometria consente la sintesi di una vista del disco stellare, che viene quindi rappresentato come un disco oscurato agli arti circondato da un’atmosfera estesa.

Il diametro del disco oscurato agli arti è stato misurato come 37,38 ± 0,06 millisecondi d’arco nel 2009 e 37,31 ± 0,09 millisecondi d’arco nel 2010. Il raggio lineare della stella può essere calcolato dal suo diametro angolare e distanza. Tuttavia, la distanza da Antares non è nota con la stessa precisione delle moderne misurazioni del suo diametro.

La parallasse trigonometrica del satellite Hipparcos di 5,89 ± 1,00 mas porta ad un raggio di circa 680  R Le stime di raggi più vecchi superiori a 850  R sono state derivate da misurazioni più vecchie del diametro,  ma è probabile che tali misurazioni siano state influenzate dall’asimmetria dell’atmosfera e dalla stretta gamma di lunghezze d’onda infrarosse osservate; Antares ha un guscio esteso che si irradia fortemente a quelle particolari lunghezze d’onda. Nonostante le sue grandi dimensioni rispetto al Sole, Antares è sminuito da supergiganti rossi ancora più grandi, come VY Canis Majoris , che è quasi 30 volte più grande in termini di volume, o VV Cephei A eMu Cephei .

Antares, come il Betelgeuse supergigante rosso di dimensioni simili nella costellazione di Orione , quasi sicuramente esploderà come una supernova, probabilmente nei prossimi diecimila anni. Per alcuni mesi, la supernova di Antares potrebbe essere luminosa come la luna piena ed essere visibile di giorno. 

Antares B

Antares B è una stella di magnitudo 5,5 bianco-blu di sequenza spettrale di tipo B2.5V; ha anche numerose insolite linee spettrali che suggeriscono che è stato inquinato dalla materia espulsa da Antares. Si presume che si tratti di una stella di sequenza principale di inizio B relativamente normale con una massa intorno a 7  M , una temperatura attorno a18.500  K e un raggio di circa 5  R . 

Antares B è normalmente difficile da vedere nei piccoli telescopi a causa dell’abbagliamento di Antares, ma a volte può essere visto in aperture di oltre 150 millimetri (5,9 pollici). Viene spesso descritto come verde, ma probabilmente si tratta di un effetto di contrasto, o del risultato della miscelazione della luce delle due stelle quando sono visti insieme attraverso un telescopio e sono troppo vicini per essere completamente risolti .

A volte Antares B può essere osservato con un piccolo telescopio per alcuni secondi durante le occultazioni lunari mentre Antares è nascosto dalla Luna. Antares B appare di un profondo colore blu o bluastro-verde, in contrasto con il rosso-arancio Antares.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1.  van Leeuwen, F. (novembre 2007). “Convalida della nuova riduzione di Hipparcos”. Astronomia e astrofisica . 474 (2): 653–664. arXiv : 0708.1752 . Bibcode : 2007A & A … 474..653V . doi : 10.1051 / 0004-6361: 20078357 .
  2. Kiss, LL; Szabo, GM; Bedding, TR (2006). “Variabilità nelle stelle supergiganti rosse: pulsazioni, lunghi periodi secondari e rumore di convezione”. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . 372 (4): 1721-1734. arXiv : astro-ph / 0608438 . Bibcode : 2006MNRAS.372.1721K . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2006.10973.x . ISSN  0035-8711 .
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  4. Keenan, Philip C; McNeil, Raymond C (1989). “Il catalogo Perkins di tipi MK rivisti per le star più cool”. Serie di integratori di riviste astrofisiche . 71 : 245. Bibcode : 1989ApJS … 71..245K . doi : 10.1086 / 191373 .
  5. Baade, R .; Reimers, D. (ottobre 2007). “Linee di assorbimento multicomponente negli spettri HST di α Scorpii B”. Astronomia e astrofisica . 474 (1): 229–237. Bibcode : 2007A & A … 474..229B . doi : 10.1051 / 0004-6361: 20077308
  6. Amici della Scienza – www.focusuniverse.com
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nadia Basotti
9 Marzo 2020 11:49 AM

Molto interessante, grazie

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