Uno schizzo della struttura interna del Sole e di una stella del tipo Delta Scuti. Si noti il differente spessore della zona convettiva, pari a circa il 30% del raggio nel Sole e circa l'1% nella Delta Scuti.
Sono debolissime e, seppure le teorie le prevedevano, mai finora erano state registrate. Le oscillazioni di tipo solare di una particolare classe di stelle variabili pulsanti, denominate Delta Scuti dal nome del primo astro scoperto avere queste caratteristiche, la quarta stella più brillante nella costellazione dello Scudo appunto, sono state finalmente captate e analizzate. Merito dei sensibilissimi strumenti a bordo del satellite spaziale Kepler e di un team di scienziati di cui fanno parte due ricercatori dell’Osservatorio Astrofisico di Catania dell’INAF.
Ma cosa hanno di così speciale queste stelle per essere da anni oggetto di tanta attenzione da parte degli astrofisici di tutto il mondo? “Le Delta Scuti sono astri che possiedono una massa circa doppia rispetto a quella del nostro Sole” spiega Giovanni Catanzaro, l’astronomo della struttura di ricerca siciliana che insieme al collega Antonio Frasca è coautore dell’articolo che descrive la scoperta pubblicato nell’ultimo numero della rivista Nature. “Contrariamente alla nostra stella, questi astri possiedono un piccolissimo strato sotto la loro superficie visibile dove l’enorme quantità di energia prodotta dai processi di fusione nucleare che si svolgono al suo interno viene trasportata verso l’esterno attraverso moti di tipo convettivo”.
Lo strato convettivo caratterizza in maniera decisiva le proprietà delle stelle, la loro storia evolutiva e addirittura lo spazio ad esse circostante, in quanto è sede di intensi campi magnetici che danno vita a quei complessi fenomeni associati all’attività magnetica stellare. L’estensione di questa zona varia notevolmente da stella a stella, in funzione della sua massa. Nel caso del Sole e degli astri di taglia simile, la zona convettiva si estende dalla superficie verso l’interno per circa un terzo del raggio. Al crescere della massa, questa zona diminuisce rapidamente, fino a ridursi a solo l’uno per cento del raggio in stelle di massa doppia rispetto al Sole, per scomparire del tutto nel caso di astri ancor più massicci.
Questo è quanto viene previsto dalla teoria. Rivelare la presenza di un inviluppo convettivo è però tutt’altro che facile. E il compito risulta ancora più complesso proprio per le stelle del tipo Delta Scuti, che si trovano esattamente nell’intervallo di masse dove l’inviluppo convettivo scompare. Le simulazioni teoriche prevedono che lo strato convettivo di queste stelle si estenda solo per circa l’un per cento del loro raggio, ma che possieda un’energia ancora sufficiente per produrre oscillazioni simili a quelle solari, le quali però non erano mai state osservate fino ad oggi data la loro estrema debolezza.
Per la prima volta però queste oscillazioni, prodotte da questo vero e proprio ribollire del gas incandescente della stella denominata HD187547, sono state registrate dagli strumenti del telescopio spaziale Kepler. L’analisi dettagliata dello spettro della stella ottenuto ad alta risoluzione simultaneamente alle osservazioni di Kepler ha permesso poi agli astronomi di definirne con estrema precisione alcune caratteristiche fondamentali, come la temperatura superficiale, la massa, l’abbondanza di elementi chimici pesanti e la velocità di rotazione.
“Grazie a questa analisi, abbiamo messo in luce l’insolita composizione chimica dell’atmosfera di questa stella, più povera di elementi pesanti e più ricca di elementi leggeri rispetto ai valori tipici osservati in questa classe di oggetti” dice Antonio Frasca. “Questo fenomeno è probabilmente connesso alla diffusione e ‘sedimentazione’ dei vari elementi chimici che compongono la stella causata dalla sua bassa velocità di rotazione”.