Candele standard. Questa famiglia (eterogenea) di oggetti che consente di misurare le distanze nell’universo conta pochi membri. Tanto che lo spettro di aver fatto una considerazione sbagliata circa la natura di questi oggetti e le loro proprietà spaventa qualunque astrofisico. Per questo è nato il progetto Veloce (che sta per Velocities of Cepheids), che in circa 12 anni ha raccolto più di 18mila misure di alta precisione di velocità radiali di 258 cefeidi utilizzando spettrografi avanzati. Su Astronomy and Astrophysics, pochi giorni fa, questi risultati sono stati resi pubblici.
RS Puppis, una delle stelle variabili Cefeidi più luminose: si illumina e si abbassa ritmicamente in un ciclo di sei settimane. Crediti: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-Collaborazione Hubble/Europa
Le cefeidi sono stelle giganti che pulsano radialmente, aumentando e diminuendo periodicamente il proprio raggio, e dunque la loro luminosità. La loro caratteristica particolare – quella che le rende dei buoni indicatori di distanza – è che la loro luminosità intrinseca è nota e dipende dal periodo di pulsazione. Osservando in maniera precisa la loro variabilità è quindi possibile stimarne la luminosità e, confrontandola con la luminosità apparente influenzata dalla distanza che le separa da noi, la loro distanza.
Nonostante scritto così sembri semplice, lo studio delle cefeidi è impegnativo. Le loro pulsazioni e le potenziali interazioni con le stelle compagne creano schemi complessi, difficili da misurare con precisione. Tanto che diversi strumenti e metodi utilizzati nel corso degli anni hanno portato a dati incoerenti, complicando la nostra comprensione di queste stelle.
«Tracciare le pulsazioni delle cefeidi con la velocimetria ad alta definizione ci permette di capire la struttura di queste stelle e la loro evoluzione», dice Richard Anderson, astrofisico all’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, in Svizzera, e primo autore dell’articolo. «In particolare, la misura della velocità con cui le stelle si espandono e si contraggono lungo la linea di vista – le cosiddette velocità radiali – forniscono una controparte cruciale alle misure di luminosità. Tuttavia, c’è stato un urgente bisogno di velocità radiali di alta qualità perché sono costose da raccogliere e perché pochi strumenti sono in grado di raccoglierle».
I dati raccolti dal programma Veloce, di cui Anderson è la guida, servono dunque a collegare le osservazioni delle cefeidi effettuate da diversi telescopi nel tempo, per creare un campione omogeneo e preciso: le pulsazioni tipiche delle cefeidi portano a variazioni della velocità della linea di vista fino a 70 km/s, ovvero circa 250 mila km/h, e grazie all’utilizzo dei due spettrografi Hermes (nell’emisfero nord) e Coralie (nell’emisfero sud),il team è riuscito a misurare queste variazioni con una precisione media di circa 130 km/h (37 m/s), che in alcuni casi raggiunge anche i 7 km/h (2 m/s).
Non solo, i dati raccolti hanno permesso di scoprire che diverse cefeidi presentano una variabilità complessa e modulata nei loro movimenti. Significa che le velocità radiali di queste stelle cambiano in modi che non possono essere spiegati da modelli di pulsazione semplici e regolari, e non seguono un ritmo prevedibile come atteso – e previsto dai modelli teorici di pulsazione.
Secondo gli autori, questa discrepanza suggerisce che all’interno di queste stelle si verificano processi più complessi, come interazioni tra i diversi strati della stella, o segnali di pulsazione aggiuntivi (non radiali). All’interno del campione, infine, 77 cefeidi fanno parte di sistemi binari: una su tre, secondo una prima statistica, avrebbe dunque una compagna invisibile rilevabile attraverso l’effetto Doppler misurando le velocità radiali.
«Comprendere la natura e la fisica delle cefeidi è importante perché ci dicono come si evolvono le stelle in generale e perché ci basiamo su di esse per determinare le distanze e il tasso di espansione dell’universo», conclude Anderson. «Inoltre, Veloce fornisce i migliori controlli incrociati disponibili per le misure simili, ma meno precise, della missione Gaia dell’Esa, che alla fine condurrà la più estesa indagine sulle velocità radiali delle cefeidi».
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy and Astrophysics l’articolo “VELOcities of CEpheids (VELOCE) I. High-precision radial velocities of Cepheids“, di Richard I. Anderson, Giordano Viviani, Shreeya S. Shetye, Nami Mowlavi, Laurent Eyer, Lovro Palaversa, Berry Holl, Sergi Blanco-Cuaresma, Kateryna Kravchenko, Michał Pawlak, Mauricio Cruz Reyes, Saniya Khan, Henryka E. Netzel, Lisa Löbling, Péter I. Pápics, Andreas Postel, Maroussia Roelens, Zoi T. Spetsieri, Anne Thoul, Jiří Žák, Vivien Bonvin, David V. Martin, Martin Millon, Sophie Saesen, Aurélien Wyttenbach, Pedro Figueira, Maxime Marmier, Saskia Prins, Gert Raskin e Hans van Winckel