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Un diario di cose celesti

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Vega, 700 milioni di anni e non sentirli

15 Dec 2012 01:44 AM – Michele Diodati

Uno studio condotto con l'interferometro CHARA ha permesso di scoprire che Vega, la quinta stella più luminosa visibile dai cieli terrestri, ruota un po' meno velocemente di quanto in precedenza stimato. Dalla scoperta consegue anche un ricalcolo dell'età: 700 milioni di anni, invece dei 500 che le venivano prima attribuiti.

La luce abbagliante di Vega nasconde alla vista tutte le stelle di sfondo che si trovano nelle sue vicinanze rispetto alla nostra visuale. Cortesia: Digitized Sky Survey 2

La luce abbagliante di Vega nasconde alla vista tutte le stelle di sfondo che si trovano nelle sue vicinanze rispetto alla nostra visuale. Cortesia: Digitized Sky Survey 2

Alfa Lyrae, la brillantissima Vega, distante solo 25 anni luce dal sistema solare, è una delle stelle più note e importanti dei nostri cieli. Di un bel colore bianco, appartiene alla classe spettrale A0 e si trova sulla sequenza principale come il Sole. Ben visibile dall'emisfero settentrionale, forma insieme a Deneb e Altair il cosiddetto Triangolo estivo, un asterismo facile da individuare a occhio nudo anche per gli osservatori più inesperti. Per la sua luminosità e il colore, Vega è stata utilizzata per anni come riferimento standard nella scala logaritmica delle magnitudini come la stella sulla quale tarare il valore 0 della scala.

Conosciuta e ammirata fin dall'antichità, è stata studiata nel corso degli anni con tutti gli strumenti possibili. I progressi più importanti e sorprendenti si sono avuti però solo in anni recenti, quando, grazie all'interferometria, si è scoperto che ruota su se stessa così velocemente da aver acquisito una forma oblata e da essere molto vicina a finire disgregata dalla propria stessa forza centrifuga.

I punti più controversi del modello prodotto dagli studi finora pubblicati riguardano il periodo di rotazione di Vega e l'angolo di inclinazione del suo asse. Nel tentativo di trovare soluzioni migliori per questi due valori, un gruppo di ricercatori guidato da John D. Monnier dell'Università del Michigan ha osservato la stella nel 2007 e nel 2012 con l'interferometro CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy), una griglia di sei telescopi da 1 metro situati sul Monte Wilson in California.

Il CHARA ha una linea di base fino a 330 metri, la più lunga al mondo per l'interferometria ottica e nell'infrarosso. È in grado di raggiungere una risoluzione fino a 0,0005 arcosecondi, diverse volte maggiore di quella del telescopio spaziale Hubble, sia pure limitata a oggetti molto luminosi e vicini: l'equivalente della possibilità di scorgere il disco di una monetina dalla distanza di 1.600 km. Solo grazie all'interferometria è stato possibile osservare (e misurare) il disco di Vega, che appare altrimenti in qualsiasi altro telescopio solo come un brillante punto di luce.

La luce proveniente dalla stella, raccolta dai singoli telescopi della griglia, è stata poi combinata da uno strumento chiamato MIRC (Michigan Infrared Combiner), grazie al quale l'insieme ha funzionato come un unico telescopio dotato di uno specchio grande quanto la maggiore distanza fra i telescopi adoperati.

L'immagine di Vega ricombinata dallo strumento MIRC mostra un disco pressoché circolare, perché il caso vuole che l'asse di rotazione della stella sia quasi allineato con il nostro punto di osservazione. Osserviamo insomma uno dei poli di Vega. Se la nostra visuale fosse invece centrata sull'equatore, il contorno della stella ci apparirebbe come un ellisse, perché Vega è una stella oblata, il cui diametro equatoriale è nettamente maggiore del diametro polare.

La deformazione equatoriale di Vega, dovuta all'alta velocità di rotazione, non può ossere osservata direttamente dalla Terra neppure con l'interferometria, a causa dell'allineamento dell'asse di rotazione della stella con la nostra visuale. Cortesia: John Monnier

La deformazione equatoriale di Vega, dovuta all'alta velocità di rotazione, non può ossere osservata direttamente dalla Terra neppure con l'interferometria, a causa dell'allineamento dell'asse di rotazione della stella con la nostra visuale. Cortesia: John Monnier

La deformazione si desume dall'oscuramento gravitazionale dei bordi del disco della stella. Vega, infatti, emette più luce dai poli che dall'equatore. Ciò dipende dal fatto che la rapidissima rotazione fa espandere la stella all'equatore. La materia in questa regione è perciò meno densa, è sottoposta a una minore attrazione gravitazionale ed è meno calda; di conseguenza è meno luminosa che ai poli, dove è invece più compressa e più calda. In base ai nuovi calcoli, la differenza di temperatura tra i poli e l'equatore di Vega è di oltre 1.000 gradi: 10.070 K ai poli, 8.910 K all'equatore (la temperatura effettiva media per l'intera superficie stellare è di 9.360 ± 90 K: circa 3.600 gradi in più della fotosfera solare).

In base al nuovo studio condotto da Monnier e dal suo gruppo con l'interferometro CHARA, è risultato che la velocità di rotazione di Vega è meno critica di quanto stabilito dalle precedenti osservazioni interferometriche. Altri autori avevano trovato il rapporto tra velocità di rotazione e velocità di rottura intorno a 0,90, in un caso addirittura 0,93, cioè vicinissimo al valore critico. Monnier e colleghi hanno invece calcolato un valore più "rilassato" di 0,77 ± 0,05. All'equatore, Vega ruota su se stessa a circa 195 km/s (una rotazione completa dura poco più di 17 ore): una velocità non vicina al punto di rottura, ma comunque di gran lunga maggiore di quella del Sole, che è di poco meno di 2 km/s.

Il ricalcolo della velocità di rotazione ha reso necessario ridefinire anche l'età di Vega. Esistono, infatti, dei modelli di evoluzione stellare che legano l'età alla velocità di rotazione. Secondo i modelli più recenti, la velocità di Vega è compatibile con un'età di 700 milioni di anni, che rendono la stella più vecchia di 200 milioni di anni rispetto alle precedenti stime.

Un diagramma di Hertzsprung-Russell modificato in modo da mettere in relazione la luminosità bolometrica con il raggio polare di una stella oblata. I quadratini indicano i luoghi che corrispondono ai dati relativi a Vega. Come si vede, giacciono tutti sull'isocrona che corrisponde a un'età di 700 milioni di anni. Cortesia: arXiv:1211.6055v2

Un diagramma di Hertzsprung-Russell modificato in modo da mettere in relazione la luminosità bolometrica con il raggio polare di una stella oblata. I quadratini indicano i luoghi che corrispondono ai dati relativi a Vega. Come si vede, giacciono tutti sull'isocrona che corrisponde a un'età di 700 milioni di anni. Cortesia: arXiv:1211.6055v2

Il gruppo di Monnier ha prodotto alla fine un modello di Vega in cui si è cercato il miglior contemperamento possibile tra le nuove osservazioni interferometriche e i dati accumulati nel recente passato anche con altre tecniche, come la fotometria e la spettroscopia. I parametri stellari proposti da Monnier e colleghi sono riportati integralmente nella tabella più sotto. I dati più importanti riguardano l'angolo di inclinazione (6,2°), la massa (2,15 volte quella del Sole), la luminosità bolometrica (47,2 volte quella solare). Il raggio polare è stato trovato pari all'88% del raggio equatoriale: 2,418 contro 2,726 raggi solari. Tradotto in chilometri, ciò significa che il raggio equatoriale di Vega è ben 214.000 km maggiore del raggio polare. Una differenza enorme rispetto al Sole, che appare, per contrasto, come l'oggetto più prossimo a una sfera perfetta che sia possibile incontrare in natura.

I parametri stellari di Vega, contenuti nello studio pubblicato in pre-stampa su arXiv.org. Cortesia: arXiv:1211.6055v2

I parametri stellari di Vega, contenuti nello studio pubblicato in pre-stampa su arXiv.org. Cortesia: arXiv:1211.6055v2

Riferimenti

Tag: Vega, interferometria, stelle oblate, CHARA, articoli

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