LISA POTRÀ CAPTARNE LE ONDE GRAVITAZIONALI

Mai viste due nane bianche danzare così veloci

Il più veloce sistema binario a eclisse di nane bianche mai osservato completa la sua orbita in soli 6.91 minuti. La scoperta, compiuta grazie alla collaborazione tra il Palomar Observatory e il Kitt Peak National Observatory, è pubblicata oggi su Nature. Ci si aspetta che questa binaria sia fonte di onde gravitazionali alla portata del futuro osservatorio spaziale Laser interferometer space antenna (Lisa)

Rappresentazione artistica della binaria Ztf J1530+5027. Crediti: Caltech/Ipac

È una scoperta da record, quella di Ztf J1530+5027. È la binaria a eclisse con il più breve periodo orbitale osservato finora: una coppia di nane bianche che girano attorno al condiviso centro di massa in soli 6.91 minuti. Queste due stelle orbitano l’una attorno all’altra talmente vicine che potrebbero essere contenute entrambe entro il diametro di Saturno.

La scoperta è frutto di una sinergia tra il Palomar Observatory del California Institute of Technology (Caltech) e il Kitt Peak National Observatory nei pressi di Tucson, Arizona, della National Science Foundation (Nsf). Ogni notte la Zwicky Transient Facility (Ztf) usa il telescopio da 1.2 metri del Palomar Observatory per compiere una scansione del cielo e notare ogni piccola variazione nella posizione o nella luminosità degli oggetti osservati. Se si scopre una sorgente interessante, la si riosserva con lo strumento Kitt Peak Electron Multiplying Demonstrator (Kped), usato con il telescopio da 2.1 metri del Kitt Peak National Observatory.

Kped è stato studiato per misurare con alte velocità e sensibilità le variazioni di luminosità delle sorgenti celesti. Strumento ideale, dunque, per osservare le binarie a eclisse, una coppia di oggetti che ruotano uno attorno all’altro e che si eclissano a vicenda. La loro luminosità diminuisce ogni volta che una della due compagne passa davanti all’altra lungo la linea di vista.

«Quando la stella più debole passa davanti a quella più luminosa, blocca la maggior parte della luce, dando luogo a quella variazione di luminosità periodica di circa sette minuti che vediamo nei dati Ztf», spiega Kevin Burdge, del Caltech, primo autore dell’articolo che riporta la scoperta oggi sulla rivista Nature.

Due stelle compatte che girano una attorno all’altra così strettamente e velocemente sono destinate a spiraleggiare fino alla fusione, perdendo energia nel processo, sotto forma di onde gravitazionali, così come previsto dalla relatività generale. J1539 è una binaria talmente stretta che si riesce a misurare una sensibile diminuzione del periodo orbitale in pochi anni. Il team di Burdge è stato in grado di confermare la riduzione dell’orbita prevista dalla teoria, confrontando i loro nuovi risultati con i dati di archiviazione acquisiti negli ultimi dieci anni.

L’interesse per J1539 è particolarmente acceso in vista della futura missione Esa-Nasa Laser interferometer space antenna (Lisa), il primo osservatorio spaziale per la rivelazione delle onde gravitazionali. Lisa sarà in grado di rivelare onde gravitazionali a frequenze più basse di quanto facciano gli interferometri terrestri, come quelli della collaborazione Ligo-Virgo. Questo significa che potrà rivelare onde gravitazionali generate da coppie di nane bianche, come appunto J1539 , e non solo da coppie di oggetti massicci – buchi neri e stelle di neutroni – come avvenuto finora. La frequenza di 4.8 mHz di J1539 è anzi proprio vicina al picco di sensibilità di Lisa, rendendola dunque il candidato ideale per le future osservazioni.

Per quanto sensazionale, la binaria scoperta è solo una delle attuali 10 milioni di sorgenti della survey Ztf, progetto destinato a ottenere dati probabilmente per miliardi di oggetti. «Solo pochi mesi dopo la sua attivazione, gli astronomi Ztf hanno rilevato nane bianche che si orbitano a vicenda a un ritmo record», ricorda Anne Kinney, vicedirettrice della Nsf per le scienze matematiche e fisiche. «È una scoperta che migliorerà notevolmente la nostra comprensione di questi sistemi, ed è un assaggio di sorprese a venire».

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