mercoledì 23 agosto 2017

Abbiamo un'immagine di Antares

Avete presente le immagini del Sole?
Ecco, ma quanto sarebbe bello avere qualcosa del genere, pur minimo, anche per altre stelle? Tanto, moltissimo. Per questo gli astrofisici hanno preso di mira Antares.
 
Antares è una stella che si trova 170 parsec di distanza da noi; per confronto, la stella più vicina a noi, Proxima Centauri, si trova a poco più 1 parsec di distanza da noi.

Le stelle sono palle di gas che bruciano idrogeno al loro interno trasformandolo in elio. La fusione dell'idrogeno è la parte più lunga della vita di una stella. Per esempio, per il Sole tale fase dura una decina miliardi di anni. Tuttavia tale processo dipende dalla massa della stella. Antares è una stella che ha una massa una decina di volte più grande di quella del Sole.
Come si diceva in un film, una grossa massa comporta anche grosse responsabilità e quindi, ciò causa  condizioni di pressione e temperatura più eccitanti, nel senso che la fusione dell'idrogeno viaggia a ritmi più alti rispetto a una stella di piccola massa.

Con le stelle massive tutto diventa più grande, anche i nomi. Infatti, il Sole, quando finirà l'idrogeno diventerà una gigante rossa. Antares invece è già una supergigante rossa.
Ciò vuol dire che Antares si trova in una fase del suo ciclo vitale l'idrogeno nel nucleo è finito da un pezzo e altre combustioni hanno luogo, tipo quella dell'elio "appena" prodotto in carbonio e così via in altri elementi più pesanti. Il fatto di essere una stella rossa è poi legato alla temperatura superficiale della stella. Questo, detto in soldoni, perché la lunghezza d'onda della luce (cioè il suo "colore") è legato all'energia della luce stessa (cioè alla sua "temperatura") in maniera inversamente proporzionale: più è rossa la luce (più è grande la sua lunghezza d'onda), minore sarà l'energia (ovvero la temperatura).

Con le supergiganti rosse bisogna fare attenzione: sono enormi, spesso parte del materiale fugge via a causa di forti venti stellari, e inoltre siamo quasi agli sgoccioli della vita di una stella.
Insomma, le atmosfere di queste bestie stellari rosse sono molto complicate da interpretare. Provare a capire aspetti molto complicati delle atmosfere stellari di altre stelle oltre al Sole è dunque qualcosa di davvero affascinante; è come gettare lo sguardo su qualcosa che abbiamo avuto sempre sotto gli occhi, da millenni, eppure solo ora cominciamo a mettere a fuoco.

Quindi, gli astrofisici del Very Large Telescope Interferometer (VLTI) hanno ottenuto questa prima, straordinaria, meravigliosa mappa del gas che compone la superficie e l'atmosfera di Antares:

Una stella così non l'avete mai vista. Questa è Antares. ©ESO

Questa è l'immagine più dettagliata mai ottenuta prima di una stella che non sia il Sole. Grazie a mappe come questa gli astrofisici potranno studiare molto meglio cosa accade nelle atmosfere di altre stelle, magari non troppo lontane, ma almeno spezzando l'interessante monotonia scientifica del Sole.
Già, per esempio, si è notato, dalla mappa qui sopra, che su Antares ci sono parti di gas che vanno a velocità strane, o almeno inaspettate. Ma, dopotutto, ancora bisogna capire un po' di cose anche se sicuramente sembra abbastanza convincente la discussione che, da soli, i moti convettivi non possono spiegare tali velocità. I moti convettivi, per chi non lo sapesse, sono quei moti responsabili, per esempio del moto dell'acqua quando bolle; ecco la stessa cosa avviene nelle stelle, c'è del gas che si muove tramite moti convettivi (ma non pensate di buttare la pasta su Antares, toglietevelo dalla testa).



Ma vediamo una cosa interessante ora. Come è stata realizzata questa immagine di Antares?
Hanno fatto così: invece di usare un telescopio soltanto, ne hanno utilizzati diversi. Questi telescopi (sono otto) formano quello che abbiamo nominato prima, il Very Large Telescope Interferometer.

Ma come funziona questa cosa? Come si combinano diversi telescopi per ottenere osservazioni migliori? E soprattutto, cosa migliora?
Questa cosa, innanzitutto, è una tecnica chiamata interferometria. Si tratta di una roba complicata da spiegare (poi magari lo faremo un giorno per bene) ma in due righe la faccenda funziona così: prendete, per esempio, due telescopi con uno specchio di un certo diametro e metteteli a una certa distanza. L'interferometria è una tecnica che li fa funzionare come se avessimo un unico grosso telescopio con un ipotetico specchio di diametro più grande dei singoli specchi dei telescopi.

La risoluzione, lo ricordo, è la capacità di riuscire a distinguere due sorgenti vicine e, di solito, è una misura fatta in termini angolari.
Faccio un esempio. Se due sorgenti sono distanti mezzo grado nel cielo, ma la risoluzione del vostro telescopio è di un grado, non c'è verso di vedere le due sorgenti separate; vedrete un unico punto luminoso che contiene la luce di entrambe le sorgenti senza la possibilità di distinguerle.
L'interferometria permette di ottenere una risoluzione migliore. Cioè, aumentando il diametro del telescopio aumenta la risoluzione e quindi anche la capacità di osservare meglio alcuni dettagli dell'oggetto che stiamo studiando.
Purtroppo questa cosa dipende anche dalla lunghezza d'onda con cui si osserva. Quando si ha a che fare con lunghezze d'onda molto grandi (tipo le onde radio), le operazioni di interferometria si fanno più agevolmente di quando si ha a che fare con lunghezze d'onda più piccole, tipo quelle della luce emessa dalle stelle.

Comunque, tralasciando le pur importantissime questioni tecniche, il punto è che alla fine l'interferometria per osservare una stella è stata utilizzata, con i risultati descritti finora.
Giusto per darvi un'idea delle prestazioni vi dico questa cosa. In generale possiamo misurare le dimensioni angolari apparenti di qualsiasi oggetto nel cielo, così come lo vediamo. Per esempio,  la Luna e il Sole hanno un diametro angolare di mezzo grado. La stessa cosa si può fare anche per le stelle. Solo che le stelle sono praticamente oggetti puntiformi, è molto complicato misurarne le dimensioni.

Eppure, sappiamo già che Antares ha un diametro angolare di circa 37 millesimi di secondo d'arco (un secondo d'arco è un tremilaseicentesimo di grado). Per poter osservare Antares, dunque, è necessaria una risoluzione più grande del diametro della stella, ovvero poter distinguere oggetti che sono distanti tra loro molto meno di 37 millesimi di secondo d'arco (vi ricordate la faccenda della bandiera americana sulla Luna?). Per fortuna il VLTI ha una risoluzione di circa 5 millesimi di secondo d'arco così si è potuto ottenere la prima (quasi) foto di un'altra stella della nostra Via Lattea.

Magari un giorno qualcuno rivedrà quella prima immagini di Antares e penserà, inevitabilmente, che solo a piccoli passi la scienza procede. Le immagini, dopotutto, non sono altro che un ricordo.

Fonti
Comunicato stampa ESO
Articolo scientifico