Un ballo a due, silenzioso e luminoso, continua con periodicità perfetta da più di un secolo nella costellazione dell’Idra – la più estesa delle 88 costellazioni moderne del cielo. Le instancabili danzatrici, le due stelle Hs Hydrae, ruotano l’una attorno all’altra – così percepiamo il loro moto dalla Terra – o meglio, volteggiano assieme attorno a un centro di gravità comune. Una storia d’altri tempi, un’astronomia d’altri tempi: quella delle immagini impresse nelle lastre fotografiche ormai vintage che le hanno seguite per tutto il periodo. Grazie infatti alla loro vicinanza alla Terra, solo 342 anni luce, le Hs Hydrae non danzano indisturbate, ma sono seguite da occhi curiosi e indiscreti che ne osservano i periodici passaggi l’una di fronte all’altra sin dalla fine dell’Ottocento.
Tecnicamente, il sistema è definito “binario a eclisse in evoluzione”, ma questo lo sappiamo oggi, così come sappiamo che le loro reciproche eclissi termineranno fra meno di un mese: a febbraio 2021. La data di scadenza, l’ultima possibilità per osservare questa danza secolare, l’hanno stabilita alcuni astronomi dell’Università di Washington, della Western Washington University e dell’Università della California, Irvine – e l’hanno resa nota l’11 gennaio scorso, in occasione del 237esimo incontro della Società Astronomica Americana – dopo aver analizzato più di 125 anni di osservazioni.
Immagine di una lastra fotografica del 1945, digitalizzata per il Digital Access to a Sky Century at Harvard Catalog, o Dasch. Crediti: Dasch/Harvard University
Ma torniamo al nostro sistema, e partiamo dalla definizione. Sistema binario a eclisse: si tratta di una configurazione in cui due stelle compagne sembrano, viste dalla Terra, passare l’una sopra l’altra – o eclissarsi l’una con l’altra, appunto – mentre orbitano intorno a un centro di gravità condiviso, e le eclissi – come da definizione – fanno sì che la quantità di luce emessa dal sistema si attenui periodicamente. In questo caso, il periodo delle Hs Hydrae è di 1.5 giorni. Il sistema, inoltre, è anche in evoluzione: significa le due stelle hanno cominciato a eclissarsi molto parzialmente a partire da circa un secolo fa, aumentando il grado di sovrapposizione fino a raggiungere eclissi quasi complete negli anni Sessanta. Il grado di eclissi è poi crollato nel corso di appena mezzo secolo e – prevedono gli esperti – cesserà a breve.
Non danzano indisturbate le due stelle, dicevamo. Ma non solo per gli occhi di generazioni di astronomi che hanno ammirato l’instancabile danza, bensì per la presenza di un terzo corpo – una terza stella inosservata e un po’ in disparte – che disturba e perturba il modo delle due compagne vicine. La rara presenza – gli astronomi conoscono solo una dozzina di configurazioni simili, finora – indurrebbe una variazione nel piano di rotazione delle due stelle, modificando il grado di sovrapposizione osservato dalla terra. È proprio questa la ragione per cui la diminuzione in luminosità dell’eclissi varia nel tempo: l’identificazione di questo tipo di binarie richiede osservazioni multiple, per rivelare cambiamenti a lungo termine nel grado di oscuramento, e fare previsioni future circa la variazione temporale dell’orientamento del sistema e l’osservabilità dello stesso.
«Esiste una documentazione storica delle osservazioni di Hs Hydrae che abbraccia essenzialmente l’astronomia moderna – a partire dalle lastre fotografiche della fine del XIX secolo fino alle immagini satellitari scattate nel 2019. Immergendoci in queste registrazioni, abbiamo documentato l’ascesa e la caduta completa di questo raro tipo di binarie a eclisse», spiega James Davenport dell’Università di Washington, direttore associato dell’Istituto Dirac.
Se pensiamo agli astrofisici moderni tutti schermo e programmazione, che ormai possono osservare astri lontanissimi programmando il telescopio dal divano di casa, può sembrare un approccio strano, quasi superato, quello di scartabellare lastre impolverate in archivio. Eppure, spesso – e gli appassionati lettori di storie d’indagini lo sanno – la ricostruzione dei fatti passa attraverso l’inevitabile e apparentemente improbabile commistione di tecniche scientifiche moderne – le più precise e avanzate – con insostituibili dati d’archivio. E anch’essi – passato e presente – come due danzatori, completano e sostengono l’uno i movimenti dell’altro – cancellando e limitando errori e debolezze reciproche.
Davenport e il suo team hanno cominciato lo studio di Hs Hydrae analizzando le osservazioni condotte nel 2019 dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) della Nasa. Questi dati recenti mostrano una diminuzione di luce di appena 0.0075 magnitudini, segno che le due stelle si sovrapponevano a malapena durante le eclissi. Per fare un confronto, nel 1975 le eclissi causavano una diminuzione di luminosità di oltre 0.5 magnitudini.
«Cinquant’anni fa queste due stelle si eclissavano quasi completamente l’una con l’altra. All’inizio del XXI secolo il grado di eclissi si aggirava intorno al 10 per cento, mentre nelle osservazioni più recenti del 2019 si sovrappongono appena», continua Davenport.
Immagine di un log book astronomico del 1945. Queste osservazioni fanno ora parte del Dasch. Crediti: Dasch/Harvard University
Grazie ai dati di Tess – combinati allo storico archivio – il team ha previsto che le eclissi di Hs Hydrae cesseranno, appunto, intorno a febbraio 2021. Un lento declino del sistema, come dicevamo, è stato osservato essere in atto già dagli anni ‘60, ma gli esperti hanno anche saputo ritrovare le prove della sua ascesa: nel Digital Access to a Sky Century at Harvard (Dasch) – un catalogo digitale di dati fotometrici tratti da più di un secolo di lastre astrofotografiche dell’Università di Harvard – il team ha rinvenuto osservazioni di Hs Hydrae dal 1893 al 1955. Per analizzarle, le osservazioni Dasch sono state divise in intervalli decennali: dalla fine dell’Ottocento fino agli anni ‘20 del secolo scorso, il sistema Hs Hydrae non ha mostrato alcun oscuramento misurabile, mentre le cose hanno cominciato a cambiare negli anni ‘30, quando si è registrato un modesto calo di luminosità di 0.1 magnitudini. Il grado di oscuramento è andato aumentando poi negli anni ‘40 e ha raggiunto il suo apice negli anni ‘50, con un calo di luminosità di 0.5 magnitudini.
Sulla base di questa storia di 126 anni di osservazioni, l’eclissi periodica di Hs Hydrae dovrebbe ricominciare a farsi vedere solo intorno all’anno 2195. Questa previsione presuppone che il terzo compagno – che da precedenti studi sembrerebbe essere una piccola, fioca stella nana di tipo M – continui a comportarsi come ha fatto finora.
«Non lo sapremo con certezza se non continuiamo a indagare», conclude Davenport. «Il meglio che possiamo dire al momento è che Hs Hydrae è cambiata costantemente nel corso dell’astronomia moderna».