UN METODO SEMPLICE E POTENTE

Come ti calcolo la gravità di una stella

Descritto su Nature un metodo per risalire alla gravità superficiale di una stella a partire dalla frequenza dello sfarfallio della sua luce. La scoperta nata dall'osservazione casuale di una correlazione tra i due valori, rivelata dai dati raccolti da Kepler. Servirà a stimare dimensioni e densità degli esopianeti che orbitano attorno a stelle lontane.

Simulazione della granulazione sul Sole, su una subgigante e una gigante. L'immagine blu della Terra accanto a ogni figura dà l'idea della scala (R. Trampedach, JILA/CU Boulder)

Simulazione della granulazione sul Sole, su una subgigante e una gigante. L’immagine blu della Terra accanto a ogni figura dà l’idea della scala (R. Trampedach, JILA/CU Boulder)

Appena cinque righe di codice al computer. É quanto basta per risolvere uno dei più ostici problemi dell’astrofisica, il calcolo della gravità superficiale di una stella, grazie a un nuovo metodo descritto su Nature di questa settimana. Dato che la gravità superficiale è una delle proprietà chiave che è necessario conoscere per stimare lo stato evolutivo di una stella, questo metodo promette quindi di migliorare molto la nostra conoscenza delle stelle lontane, e renderà possibile calcolare con molta più precisione la massa degli esopianeti che vi orbitano attorno.

Descritto da un gruppo di astronomi guidato da Keivan Sullivan, professore di fisica e astronomia alla Vanderbilt University negli Stati Uniti, il metodo si basa sulla misura dello sfarfallio, o flickering, che caratterizza la luce della maggior parte delle stelle. In particolare, prevede di misurare le variazioni di luminosità di una stella nelle ultime otto ore: variazioni di così breve periodo sono dovute alla granulazione, cioè la presenza sulla superficie della stella di celle formate da colonne di gas che dall’interno della stella sale verso la superficie stessa. Per le stelle con una gravità superficiale alta, la granulazione è più fine e si osserva quindi uno sfarfallio a frequenze più alte. Per stelle dove la gravità è più debole, al contrario, il flickering ha frequenza minore, a causa della presenza di celle più grandi. I ricercatori hanno messo a punto una formula per calcolare la gravità a partire dalla frequenza di flickering, che nella forma più semplice richiede appunto a un programmatore quelle cinque misere righe di codice.

Questo metodo semplice ed elegante nasce da un’intuizione di Fabienne Bastien, studentessa di dottorato alla Vanderbilt, che stava “giocando” con i dati di Kepler (il satellite della NASA dedicato alla ricerca di esopianeti) quando si imbattuta in una correlazione sospetta tra la frequenza di flickering e la gravità superficiale di alcune stelle per cui questo dato è ben conosciuto. Per dimostrare che quella correlazione poteva davvero diventare un metodo di misura, l’hanno testata sulle stelle la cui gravità superficiale è stata già calcolata usando il metodo dell’astrosismologia, che prevede di misurare la frequenza delle onde sonore che attraversano le stelle, a sua volta legata alla gravità superficiale. Il metodo del flickering ha dimostrato un’incertezza inferiore al 25 per cento. Migliore quindi di quella degli altri due metodi attualmente usati per fare quella misura: quello spettroscopico (che si basa sull’ampiezza delle righe spettrali corrispondenti ai diversi elementi nell’atmosfera della stella) e quello fotometrico (che misura la brillantezza relativa della stella nei diversi colori). Il principale limite del metodo del flickering è che ha bisogno di dati molto accurati e raccolti su lunghi periodi. Ma Kepler ha raccolto abbastanza di questi dati su un gran numero di stelle, prima dell’incidente che ne ha di fatto chiuso la carriera.

“Questo potrebbe davvero essere la svolta di cu iavevamo bisogno per accertare le dimensioni di centinaia di stelle ed esopianeti” spiega Maria Womack, direttrice del programma della National Science Foundation che ha finanziato la ricerca. “Ottenere stime accurate delle dimensioni è cruciale per misurare la densità degli esopianeti, che è stata un pezzo mancante del puzzle per molti di essi. Quindi, oltre ad avere implicazioni per lo studio dell’evoluzione stellare, questo lavoro innovativo sarà di grnade valore per identificare centinaia di esopianeti stabilendo se sono gassosi o rocciosi”.