QUANDO LE BINARIE SONO TRIPLETTE

La terza incomoda

I sistemi binari più estesi, con le due compagne che orbitano a grande distanza l’una dall’altra, possono in realtà nascondere una terza stella. Accade quando le due più vicine, talmente attigue da apparire come un'unica sorgente, scacciano la terza.

Vista artistica di un tramonto in un sistema planetario con tre stelle. Crediti: NASA/JPL's Planetquest/Caltech

Uno più uno uguale tre. Può accadere anche questo, nell’universo mai avaro di sorprese in cui ci troviamo. Se ne sono accorti due astronomi, il cui lavoro esce oggi su Nature, studiando un particolare tipo di stelle binarie: le cosiddette ultra-wide binaries, coppie di stelle distanti l’una dall’altra in modo anomalo. Coppie solo in apparenza, però: osservandole più da vicino, si scopre infatti che una delle due è a sua volta una binaria. Svelando così una configurazione non di due, bensì di tre stelle.

Che le stelle non amassero la vita solitaria era già noto. Circa la metà di quelle che osserviamo in cielo trascorrono il loro tempo in stretta simbiosi, orbitando l’una attorno all’altra a formare ciò che gli astronomi chiamano sistemi binari, o più semplicemente binarie. Stelle gemelle formatesi da un’unica nube primordiale di gas e polveri, per poi convivere legate l’una all’altra dall’attrazione gravitazionale. C’è però un problema. In alcuni di questi sistemi binari le due gemelle sono separate da una distanza così grande – paragonabile, a volte, persino all’intera estensione dell’ammasso entro il quale si sono formate – da far sorgere forti sospetti sulla loro comune origine. Distanti al punto che, suggeriscono alcuni modelli d’evoluzione stellare, potrebbero essere cresciute in nuclei primordiali separati, per poi avvicinarsi solo in una seconda fase della loro vita.

Simulando la dinamica delle interazioni gravitazionali di oltre 180mila triplette e la loro evoluzione lungo un arco temporale di 100 milioni di anni, i due astronomi Bo Reipurth e Seppo Mikkola – il primo di stanza a Manoa, all’Università delle Hawaii, il secondo all’Università di Turku, in Finlandia – sono però giunti a una spiegazione alternativa: la terza sorella, la Cenerentola della famiglia, si trova così distante perché le altre due l’hanno in qualche modo espulsa, scalciata via. «Quando due stelle orbitano l’una attorno all’altra, la loro orbita è ben definita. Ma non appena entra in gioco un terzo corpo, così da avere un sistema triplo (o addirittura quadruplo)», spiega Bo Reipurth ai microfoni di Media INAF, «ecco che il moto diventa completamente caotico. E quando si ha un moto caotico, il gioco di attrazione gravitazionale fra le tre stelle può arrivare a spingere uno dei tre corpi in un’orbita molto lontana».

Non è semplice prevedere l’esito del complesso groviglio gravitazionale in atto in un sistema ternario. A volte, per esempio, la pedata può essere così forte che la terza stella viene completamente espulsa dal sistema, lasciandosi alle spalle un sistema binario in senso stretto. Altre volte, invece, la stella Cenerentola rimane all’interno del sistema, ma l’energia necessaria ad allontanarla è stata comunque tale da restringere l’orbita delle sue due sorelle al punto da farle fondere l’una nell’altra, dando anche in questo caso origine a un sistema binario vero e proprio.

Può però anche capitare che la tripletta riesca a mantenersi tale. «Al momento della loro nascita», dice infatti Reipurth, «le triplette di stelle sono molto comuni. È perfino possibile che tutte le stelle nascano come triplette. Ma col passare del tempo, a causa appunto delle interazioni gravitazionali fra moti caotici, questi sistemi si rompono. E quelle che erano inizialmente triplette finiscono per diventare stelle singole o binarie. Ciò significa che, con il tempo, in cielo avremo sempre meno sistemi tripli. I nostri calcoli suggeriscono però che circa l’8% di tali sistemi riesce a mantenersi stabile, a sopravvivere. Una stima, questa, in ottimo accordo con le osservazioni, secondo le quali i sistemi di stelle triple costituiscono l’8-10% del totale».

Un esempio ben noto è quello di Alpha Centauri. Situato a poco più di 4 anni luce di distanza da noi, Alpha Centauri è un sistema triplo, formato appunto da due stelle molto vicine fra loro più una compagna remota: Proxima Centauri, la stella in assoluto più vicina al nostro Sole. È probabile che all’origine le tre stelle convivessero entro una nube di gas e polveri di volume ridotto, e che solo in un secondo tempo, qualche miliardo di anni fa, Proxima Centauri sia stata espulsa nell’orbita lontana in cui si trova ora. Ma se sono così diffusi, perché se ne osservano così pochi, di questi sistemi di tre stelle? Il problema sta nella risoluzione dei telescopi: in molti casi, infatti, vuoi perché il sistema è troppo lontano da noi, vuoi perché le due stelle più vicine sono troppo vicine, quest’ultime ci appaiono come una stella singola e il sistema che le ospita una semplice binaria.

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