SS CYGNI NON È DOVE DICEVA HUBBLE

La giusta distanza

Una delle più studiate variabili cataclismiche del cielo, SS Cygni, composta da una nana bianca e una nana rossa, è molto più vicina di quanto stimato qualche anno fa con il telescopio spaziale Hubble. Meglio così, perché altrimenti i modelli teorici sui dischi di accrescimento sarebbero stati da riscrivere. Lo studio su Science.

Rappresentazione schematica di SS Cygni (J Miller-Jones/R. Hynes)

Rappresentazione schematica di SS Cygni (J Miller-Jones/R. Hynes)

Un sospiro di sollievo, per gli astronomi che studiano quelle “strane coppie” stellari chiamate variabili cataclismiche, in cui un oggetto molto compatto (tipicamente, una nana bianca) risucchia materia da un’altra stella vicina. Qualche anno fa, il telescopio spaziale Hubble aveva messo in grossa crisi i modelli teorici che spiegano il funzionamento di questi sistemi.

Misurando la distanza di SS Cygni (uno degli oggetti più noti e studiati di questa famiglia) l’aveva collocato a una distanza di 159 parsec (520 anni luce), distanza che a sua volta implicava una massa non compatibile con il comportamento dell’oggetto. Ora, una nuova misurazione effettuata con i più precisi radiotelescopi sulla Terra – e pubblicata su Science di questa settimana – rimette SS Cygni a una distanza più “ragionevole”, che non costringe a riscrivere i manuali di astrofisica.

Composto da una nana bianca e una piccola nana rossa che le orbita attorno a breve distanza (un sistema chiamato “dwarf nova”) SS Cygni è caratterizzato dalla classica struttura del disco di accrescimento: la materia che la gravità della nana bianca risucchia via dalla nana rossa si dispone appunto su un disco attorno alla stella più compatta. Da Terra, la caratteristica più evidente del sistema sono i periodici outburst, aumenti (fino a 40 volte) dell’emissione in luce visibile accompagnati da potenti emissioni radio. Avvengono ogni 49 giorni in media.

Gli astronomi hanno un modello teorico abbastanza chiaro di cosa provochi questi outburst nei dischi di accrescimento: devono dipendere dalla velocità con cui la materia si muove attraverso il disco e verso la nana bianca. Periodicamente, per effetto della rotazione, il flusso di gas attraverso il disco aumenta improvvisamente causando l’esplosione, per poi tornare ad abbassarsi. La teoria dice che questo succede solo se il sistema è sotto una certa massa critica. Sopra quella soglia, il disco di accrescimento rimane sempre stabile, e non si verificano outburst.

Ecco il problema con SS Cygni, uno dei migliori “laboratori naturali” per studiare i dischi di accrescimento. È talmente brillante che, se davvero si trovasse alla grande distanza a cui lo aveva piazzato Hubble con due misure nel 1999 e 2004, dovrebbe avere una massa tale da passare la soglia critica. E allora non si spiegherebbero più gli outburst. Tanto che qualcuno temeva che fosse da buttare la stessa teoria dei dischi di accrescimento (bel problema, perché serve a spiegare anche il comportamento dei buchi neri e di molti altri oggetti). “Se SS Cygni fosse davvero così distante, sarebbe troppo luminoso per essere quello che pensavamo che fosse, e dovremmo ripensare tutte la fisica di questi sistemi binari” spiega James Miller-Jones dell’International Centre for Radio Astronomy Research.

Problema risolto, a quanto pare, da Miller-Jones e dai suoi colleghi, che usando i telescopi che fanno parte del Very Long Baseline Array (VLBA) negli Stati Uniti e dello European Very Long Baseline Interferometry Network (EVN) in Europa e Sud Africa, hanno rifatto la misura della distanza di SS Cygni, questa volta usando come campione la luminosità delle galassie visibili sul suo sfondo. “Immaginate di stendere il braccio davanti a voi e guardare il vostro dito, muovendo la testa da una parte all’altra nel frattempo” spiega Miller-Jones. “Vedreste il dito tremolare contro lo sfondo. Se avvicinate il dito al viso, lo vedreste tremolare di più. Abbiamo fatto la stessa cosa con SS Cygni, misurando quanto velocemente tremola rispetto alle galassie più distanti, mentre la Terra si muove attorno al Sole”.

Risultato: SS Cygni è a 114 parsec, o 370 anni luce, da noi. Una misura molto più rassicurante, perché ne deriva una massa perfettamente in accordo con la teoria dei dischi di accrescimento: per la cronaca, il flusso medio di materia verso la nana bianca è di 2,6 x 1017 grammi al secondo, sotto la soglia critica di 9 x 1017 grammi al secondo. Perfettamente in accordo con le previsioni, quindi, che a quel ritmo il disco sia instabile e ogni tanto si faccia notare con un outburst. Il modello “classico” del disco di accrescimento è salvo, anzi si prende una bella rivincita perché la distanza di SS Cygni è proprio quella prevista in base a quel modello. Gli astronomi possono tornare a usarlo per analizzare il comportamento di altri oggetti molto compatti, come i buchi neri. Resta da capire cosa sia andato storto con la misura di Hubble, ma questa è un’altra storia.

Guarda il servizio video su INAF-TV:
httpvh://youtu.be/KSZ0iUTnCQ0