agosto 23, 2017 - e.s.o.

La miglior immagine di sempre della superficie e dell'atmosfera di una stella

La prima mappa del moto del materiale stellare su una stella diversa dal Sole

Usando il VLTI, l'interferometro del VLT, alcuni astronomi hanno ricostruito l'immagine più dettagliata di sempre di una stella - la supergigante rossa Antares. Inoltre hanno prodotto la prima mappa delle velocità del materiale che compone l'atmosfera stellare per una stella diversa dal Sole, rivelando un'inattesa turbolenza nell'enorme atmosfera di Antares. Il risultato dello studio è pubblicato dalla rivista Nature.

Antares, una stella famosa e brillante, risulta facilmente visibile a occhio nudo nel cuore della costellazione dello Scorpioneper la sua colorazione rossastra. È una stella supergigante rossa enorme e relativamente fredda che si trova negli ultimi stadi della propria vita, pronta per esplodere in supernova [1].

Un'equipe di astronomi, con a capo Keiichi Ohnaka, dell'Universidad Católica del Norte in Cile, ha sfruttato ora il VLTI (Very Large Telescope Interferometer o interferometro del VLT) dell'ESO all'Osservatorio del Paranal in Cile per mappare la superficie di Antares e misurare il moto del materiale sulla superficie. Questa è la miglior immagine mai ottenuta della superficie e dell'atmosfera di una stella che non sia il Sole.

Il VLTI è uno strumento unico, che combina i fasci di luce da diversi telescopi, fino a quattro, che siano i telescopi più grandi da 8,2 metri (UT) o i più piccoli AT (Auxiliary Telescopes), per creare un telescopio virtuale equivalente a un singolo specchio di diametro fino a 200 metri, con cui si possono risolvere minuti dettagli molto al di là di quanto possa fare un singolo telescopio.

"Per più di mezzo secolo abbiamo affrontato il problema di come le stelle come Antares perdano massa così velocemente nelle fasi finali dell'evoluzione," commenta Keiichi Ohnaka, primo autore dell'articolo. "Il VLTI 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 il moto turbolento."

Usando i nuovi risultati, l'equipe ha creato la prima mappa bidimensionale di velocità dell'atmosfera di una stella diversa dal Sole. Le misure sono state ottenute con il VLTI che utilizzava tre dei telescopi ausiliari AT e lo strumento AMBER per produrre singole immagini della superficie di Antares in una piccola banda di lunghezze d'onda infrarosse. L'equipe ha quindi usato questi dati per calcolare la differenza tra la velocità del gas atmosferico in diverse posizioni sulla superficie della stella e la velocità media su tutta la stella [2], producendo così una mappa delle velocità relative del gas atmosferico sull'intero disco di Antares - un vero record.

Gli astronomi hanno trovato gas turbolento a bassa densità molto più lontano del previsto dalla stella e hanno concluso che il moto non può essere il risultato della convezione [3], cioè moti su larga scala della materia che in molte stelle trasfersicono l'energia dal nucleo fino agli strati esterni dell'atmosfera. Essi pensano che serva un processo nuovo, al momento ancora sconosciuto, per spiegare questi moti nell'atmosfera estesa delle supergiganti rosse come Antares.

"In futuro questa tecnica osservativa potrà essere applicata a diversi tipi di stella per studiarne la superficie e l'atmosfera con un dettaglio senza precedenti. Questo tipo di studi finora era limitato al Sole," conclude Ohnaka. "Il nostro lavoro porta l'astrofisica stellare su un nuovo piano e apre una finestra completamente nuova all'osservazione delle stelle."

Note

[1] Antares viene considerata dagli astronomi una tipica supergigante rossa. Queste enormi stelle morenti hanno una massa iniziale di circa 9 - fino a 40 - volte la massa del Sole. Quanto una stella diventa una supergigante rossa, la sua atmosfera si espande tanto da diventare 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 iniziato la sua vita con una massa di circa 15 volte quella del Sole e che perciò abbia già perso tre masse solari di materia durante la sua vita.

[2] La velocità della materia rispetto alla Terra si può misurare con l'effetto Doppler, che sposta le righe spettrali verso il rosso o verso il blu, a seconda che la materia (emettente o assorbente) stia allontanandosi o avvicinandosi all'osservatore.

[3] La convezione è il processo per cui la materia fredda si sposta verso il basso e quella calda sale, con un movimento circolare. Il processo avviene sulla Terra nelle correnti atmosferiche e oceaniche, ma fa muovere anche il gas all'interno delle stelle.

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è stato presentato nell'articolo intitolato “Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares”, di K. Ohnaka et al., pubblicato dalla rivista Nature.

L'equipe è composta da K. Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Cile), G. Weigelt (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania) e K. -H. Hofmann (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella #ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: #eso Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.


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