Comunicato Stampa

Raggi misteriosi di una nana bianca sferzano una nana rossa

27 Luglio 2016

Alcuni astronomi, sfruttando il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e altri telescopi sia da terra che dallo spazio, hanno scoperto un nuovo, insolito, tipo di stella binaria. Nel sistema AR Scorpii un nana bianca in rapida rotazione accelera elettroni fino a una velocità prossima a quella della luce. Queste particelle di altissima energia rilasciano raffiche di radiazione che sferzano la compagna, e provocano forti impulsi ogni 1,97 minuti, alle lunghezze d'onda che vanno dall'ultravioletto al radio. Il risultato viene pubblicato dalla rivista Nature il 28 luglio 2016.

Nel maggio 2015, un gruppo di astrofili, provenienti da Germania, Belgio e Regno Unito, trovò un sistema stellare che mostrava un comportamento diverso da tutti quelli che avevano fino a quel momento incontrato. Osservazioni successive, guidate dall'Università di Warwick, con uno stuolo di telescopi da terra e dallo spazio [1] hanno rivelato ora la vera natura di questo sistema precedentemente male identificato.

Il sistema stellare AR Scorpii, o AR Sco in breve, si trova nella costellazione dello Scorpione a circa 380 anni luce dalla Terra. È formato da un nana bianca in rapida rotazione [2], di dimensione paragonabile a quella della Terra ma con una massa 200 000 volte maggiore, e da una nana rossa fredda di massa pari a circa un terzo di quella del Sole [3], che orbitano una intorno all'altra ogni 3,6 ore secondo una danza cosmica precisa come un orologio svizzero.

Questo sistema binario però ha un comportamento bizzarro. La nana bianca di AR Sco, con il suo campo magnetico elevato e la rapida rotazione, accelera elettroni a una velocità vicina a quella della luce. A queste energie le particelle schizzano via nello spazio e rilasciano la loro radiazione in un fascio simile a quello di un faro che spazza la superficie della nana rossa, più fredda, facendo diventare il sistema alternativamente più luminoso e più fioco, ogni 1,97 minuti. Questi impulsi poderosi comprendono radiazione a frequenze radio, mai osservata prima d'ora da un sistema con una nana bianca.

Il primo autore dell'articolo, Tom Marsh, del Gruppo di Astrofisica dell'Università di Warwick, ha commentato: "AR Scorpii è stata scoperta più di 40 anni fa, ma la sua natura non è mai stata nemmeno sospettata finchè non abbiamo iniziato a osservarla nel 2015. Fin dall'inizio dell'osservazione ci siamo resi conto che stavamo osservando qualcosa di straordinario".

Le proprietà di AR Sco sono uniche, ma anche misteriose. La radiazione emessa in una banda molto larga di frequenze indica emissione dovuta a elettroni accelerati da un campo magnetico, cosa che può essere spiegata dalla nana bianca rotante. La sorgente degli elettroni rimane comunque misteriosa - non è chiaro se sia associata alla nana bianca stessa o alla compagna più fredda.

AR Scorpii fu osservata per la prima volta all'inzio degli anni '70 e le sue fluttuazioni periodiche di luminosità, ogni 3,6 ore, portarono alla classificazione, incorretta, di una singola stella variabile [4]. La vera sorgente delle variazioni di luminosità di AR Sco è stata scoperta grazie agli sforzi combinati di astrofili e astronomi professionisti. Un comportamento simile, con evidenza di pulsazioni, era stato osservato in precedenza, ma solo da parte di stelle di neutroni - tra gli oggetti celesti più densi noti nell'Universo - e non di nane bianche.

Boris Gänsicke, sempre dell'Università di Warwick e coautore del lavoro, conclude: "Conosciamo le pulsazioni delle stelle di neutroni da quasi cinquant'anni e alcune teorie hanno predetto che le nane bianche potrebbero mostrare un comportamento simile. È emozionante aver scoperto un tale sistema. Inoltre è la dimostrazione di quali fantastici risultati possono ottenere astronomi amatoriali e professionisti lavorando insieme."

Note

[1] Le osservazioni alla base di questa ricerca sono state svolte con: il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO, al Cerro Paranal in Cile; i telescopi William Herschel e Isaac Newton dell'ING (Isaac Newton Group of telescopes) sull'isola spagnola di La Palma nelle Canarie; ATCA (Australia Telescope Compact Array) all'Osservatorio Paul Wild di Narrabri, Australia; il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA; il satellite Swift della NASA.

[2] Le nane bianche si formano al termine del ciclo di vita di stelle di massa fino a otto volte quella del Sole. All'esaurimento della fusione dell'idrogeno nel nucleo della stella, i cambiamenti interni si riflettono in una drammatica espansione in gigante rossa, seguita da una fase di contrazione in cui gli strati esterni della stella vengono soffiati via in vaste nubi di gas e polvere. Ciò che rimane al centro è una nana bianca, di dimensioni pari a quelle della Terra ma 200 000 volte più densa. Un cucchiaino della materia che compone una nana bianca peserebbe quanto un elefante sulla Terra.

[3] Questa nana rossa è una stella di tipo M. Sono le stelle più comuni nel sistema di classificazione di Harvard, che usa delle lettere per raggruppare le stelle a seconda delle caratteristiche spettrali. La sequenza delle classi, un pò astrusa, è: OBAFGKM, che in inglese viene ricordata con la frase menmonica "Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me."

[4] Una stella variabile è una stella la cui luminosità, come osservata dalla Terra, mostra delle variazioni. Le fluttuazioni possono essere dovute al fatto che proprietà intrinseche della stella stessa variano, per esempio alcune stelle si espandono e si contraggono in modo significativo. Potrebbero però anche essere dovute a un altro oggetto che regolarmente eclissa la stella. AR Scorpii era stata erroneamente classificata come una singola stella variabile, mentre ora sappiamo che la sua variabilità regolare è dovuta alle due stelle in orbita.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato descritto nell'articolo intitolato “A radio pulsing white dwarf binary star”, di T. Marsh et al., che verrà pubblicato dalla rivista Nature il 28 luglio 2016.

L'equipe è composta da T.R. Marsh (University of Warwick, Coventry, Regno Unito), B.T. Gänsicke (University of Warwick, Coventry, Regno Unito),  S. Hümmerich (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Germania; American Association of Variable Star Observers (AAVSO), USA) , F.-J. Hambsch (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Germania; American Association of Variable Star Observers (AAVSO), USA; Vereniging Voor Sterrenkunde (VVS), Belgio), K. Bernhard (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Germania; American Association of Variable Star Observers (AAVSO),USA), C.Lloyd (University of Sussex, Regno Unito), E. Breedt (University of Warwick, Coventry, Regno Unito), E.R. Stanway (University of Warwick, Coventry, Regno Unito), D.T. Steeghs (University of Warwick, Coventry, Regno Unito), S.G. Parsons (Universidad de Valparaiso, Cile), O. Toloza (University of Warwick, Coventry, Regno Unito), M.R. Schreiber (Universidad de Valparaiso, Cile), P.G. Jonker (Netherlands Institute for Space Research, Paesi Bassi; Radboud University Nijmegen, Paesi Bassi), J. van Roestel (Radboud University Nijmegen, Paesi Bassi), T. Kupfer (California Institute of Technology, USA), A.F. Pala (University of Warwick, Coventry, Regno Unito) , V.S. Dhillon (University of Sheffield, UK; Instituto de Astrofisica de Canarias, Spagna; Universidad de La Laguna, Spagna), L.K. Hardy (University of Warwick, Coventry, Regno Unito; University of Sheffield, Regno Unito), S.P. Littlefair (University of Sheffield, Regno Unito), A. Aungwerojwit (Naresuan University, Tailandia),  S. Arjyotha (Chiang Rai Rajabhat University, Tailandia), D. Koester (University of Kiel, Germania),  J.J. Bochinski (The Open University, Regno Unito), C.A. Haswell (The Open University, Regno Unito), P. Frank (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Germania) e P.J. Wheatley (University of Warwick, Coventry, Regno Unito).

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'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo 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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Contatti

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E-mail: t.r.marsh@warwick.ac.uk

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Coventry, United Kingdom
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E-mail: Boris.Gaensicke@warwick.ac.uk

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1627.