GRAZIE AI DATI DEL SATELLITE GAIA DELL'ESA

Pesare le stelle con la lente di Einstein

Un nuovo studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics prevede i passaggi ravvicinati sulla volta celeste tra stelle nei prossimi cinquanta anni. Ciò permetterà agli astronomi di misurare le masse degli astri con il metodo delle lenti gravitazionali. Il prossimo passaggio di una stella dietro a una lente gravitazionale sarà tra due settimane: l’8 agosto 2018

Previsione del moto della stella Ross 322. La stella, nel riquadro blu, farà da lente gravitazionale per la stella di fondo al centro del cerchio verde il prossimo 8 agosto. Crediti: Jonas Klüter et al.

Pesare le stelle non è un compito facile: sono particolarmente restie a salire su una bilancia.  Soprattutto, è difficile misurare la loro massa quando non fanno parte di sistemi binari. Ma se si hanno a disposizione  sulla Terra telescopi in grado di vedere un essere umano sulla superficie della Luna, il compito diventa un po’ più facile.

Ogni stella nella Via Lattea è in movimento. Ma a causa delle distanze, i loro cambiamenti di posizione, i cosiddetti moti propri, sono molto piccoli e possono essere misurati solo con grandi telescopi e osservazioni nel lungo periodo. In casi molto rari, una stella in primo piano passa molto vicino o davanti a una stella sullo sfondo, vista prospetticamente dalla Terra. La luce della stella di fondo, per raggiungerci, non segue un percorso rettilineo in quanto la sua traiettoria viene piegata dalla presenza dell’astro in primo piano.

Questa distorsione della luce si chiama gravitational lensing, cioè lente gravitazionale: la luce della stella sullo sfondo è deviata o focalizzata in un angolo più piccolo, e la stella appare più luminosa. L’effetto principale è il cambiamento nella posizione apparente della stella in cielo rispetto ad altre stelle più distanti, effetto che conferma una delle previsioni cardine della teoria della relatività generale di Einstein e che è stato verificato per decenni in test nel Sistema solare. Tutto ciò è dovuto alla sola massa della stella in primo piano, che agisce quindi come una lente per i raggi luminosi della stella di fondo grazie alla distorsione dello spaziotempo intorno a sé. La lente gravitazionale funziona allora come metodo per pesare le stelle.

Scostamenti apparenti (in milliarcosecondi) in funzione del tempo per i passaggi di Luyten 143-23 nel luglio 2018 (in alto) e nel 2021 (al centro), e di Ross 322 nell’agosto 2018 (in basso). Il tratto azzurro più sottile indica periodi nei quali la stella non è osservabile. Crediti: J. Klüter et al, A&A, 615, July 2018

La difficoltà principale nell’applicarlo a corpi esterni al Sistema solare sta nella possibilità di prevedere i movimenti delle stelle con una precisione sufficientemente elevata, dell’ordine del milliarcosecondo – che corrisponde all’angolo sotto cui si vedrebbe una persona sulla Luna dalla Terra. Ma la recente pubblicazione della Gaia Data Release 2 da parte del consorzio del satellite Esa Gaia, le cui misurazioni estremamente precise hanno reso disponibili dati di posizione e moto proprio di miliardi di stelle, ha permesso a Jonas Klüter, dottorando all’Università di Heidelberg, di prevedere passaggi ravvicinati di stelle sulla volta celeste nei prossimi cinquanta anni. Le previsioni del suo team sono ora state pubblicate su Astronomy & Astrophysics.

Due dei passaggi previsti sono questa estate: la stella Ross 322 sarà in primo piano, fungendo da microlente gravitazionale, il prossimo 8 agosto, cambiando la posizione apparente delle stelle di fondo di 0,8 milliarcosecondi, mentre si muove nel cielo con velocità apparente di circa 1400 milliarcosecondi all’anno; Luyten 143-23, in moto con velocità apparente di circa 1600 milliarcosecondi all’anno, ha compiuto il passaggio il 7 luglio scorso, modificando la posizione apparente delle stelle di fondo di 1,7 milliarcosecondi.

Questi passaggi consentono la misura della massa delle due stelle in primo piano, estremamente difficile da determinare con altri mezzi. Klüter e colleghi stanno svolgendo una pianificata campagna di osservazione con i telescopi dello European Southern Observatory (Eso) in Cile, tra i migliori  telescopi sulla Terra, in grado di misurare spostamenti di posizioni stellari così piccoli.

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