Un team internazionale di astronomi ha determinato con precisione il raggio e la massa della più piccola stella che brucia core conosciuta fino ad ora.
Le osservazioni sono state eseguite nel marzo 2004 con lo spettrografo multi-fibra FLAMES sul telescopio Kueyen VLT da 8,2 m all'Osservatorio Paranal dell'ESO (Cile). Fanno parte di un ampio programma volto a misurare accurate velocità radiali per sessanta stelle per le quali è stato rilevato un “calo” di luminosità temporaneo durante il rilevamento OGLE.
Gli astronomi scoprono che il tuffo nella curva della luce della stella conosciuta come OGLE-TR-122 è causato da un piccolissimo compagno stellare, che eclissa questa stella solare ogni 7,3 giorni.
Questo compagno è 96 volte più pesante del pianeta Giove ma solo il 16% più grande. È la prima volta che le osservazioni dirette dimostrano che le stelle meno massicce di 1/10 della massa solare hanno quasi le stesse dimensioni dei pianeti giganti. Questo fatto dovrà ovviamente essere preso in considerazione durante l'attuale ricerca di esopianeti in transito.
Inoltre, le osservazioni con Very Very Telescope hanno portato alla scoperta di sette nuovi binari eclissanti, che ospitano stelle con masse inferiori a un terzo della massa del Sole, una vera e propria fortuna per gli astronomi.
Il sondaggio OGLE
Quando un pianeta passa davanti alla sua stella madre (visto dalla Terra), blocca una piccola frazione della luce della stella dalla nostra vista [1].
Questi "transiti planetari" sono di grande interesse in quanto consentono agli astronomi di misurare in modo unico la massa e il raggio degli esopianeti. Sono quindi in corso diversi sondaggi che tentano di trovare queste deboli firme di altri mondi.
Uno di questi programmi è il sondaggio OGLE che è stato originariamente ideato per rilevare eventi di microlensing monitorando la luminosità di un numero molto elevato di stelle su intervalli di tempo prolungati. Negli ultimi anni, ha anche incluso una ricerca di "avvallamenti" periodici e molto superficiali nella luminosità delle stelle, causati dal transito regolare di piccoli oggetti in orbita (piccole stelle, nane marroni [2] o pianeti di dimensioni di Giove). Da allora il team OGLE ha annunciato 177 "candidati al transito planetario" dal loro rilevamento di diverse centinaia di migliaia di stelle in tre campi del cielo meridionale, uno in direzione del Centro Galattico, un altro nella costellazione della Carina e il terzo nelle costellazioni Centaurus / Musca.
La natura dell'oggetto in transito può tuttavia essere stabilita solo mediante successive osservazioni di velocità radiale della stella madre. La dimensione delle variazioni di velocità (l'ampiezza) è direttamente correlata alla massa dell'oggetto compagno e quindi consente la discriminazione tra stelle e pianeti come causa del “calo” della luminosità osservata.
Una bonanza di stelle a bassa massa
Un team internazionale di astronomi [3] ha utilizzato il telescopio Kueyen VLT da 8,2 m per questo lavoro. Approfittando della capacità multiplex della struttura FLAMES / UVES che consente di ottenere spettri ad alta risoluzione fino a 8 oggetti contemporaneamente, hanno esaminato 60 stelle candidate al transito OGLE, misurando le loro velocità radiali con una precisione di circa 50 m / s [ 4].
Questo ambizioso programma ha finora portato alla scoperta di cinque nuovi esopianeti in transito (vedi, ad esempio, ESO PR 11/04 per l'annuncio di due di questi).
La maggior parte degli altri candidati di transito identificati da OGLE si sono rivelati eclissi binari, vale a dire, nella maggior parte dei casi, stelle piccole e di bassa massa che passano di fronte a una stella simile al solare. Questa ulteriore ricchezza di dati su stelle piccole e luminose è una vera manna per gli astronomi.
Vincolare la relazione tra massa e raggio
Le stelle a bassa massa sono oggetti eccezionalmente interessanti, anche perché le condizioni fisiche al loro interno hanno molto in comune con quelle dei pianeti giganti, come Giove nel nostro sistema solare. Inoltre, una determinazione delle dimensioni delle stelle più piccole fornisce informazioni indirette e cruciali sul comportamento della materia in condizioni estreme [5].
Fino a poco tempo fa erano state fatte pochissime osservazioni e poco si sapeva delle stelle a bassa massa. In questo momento, i valori esatti dei raggi sono noti solo per quattro stelle con masse inferiori a un terzo della massa del Sole (cfr. ESO PR 22/02 per misurazioni effettuate con Very Large Telescope Interferometer) e nessuna affatto per masse inferiori a un ottavo di una massa solare.
Questa situazione ora sta cambiando radicalmente. In effetti, le osservazioni con il Very Large Telescope hanno finora portato alla scoperta di sette nuovi binari eclissanti, che ospitano stelle con masse inferiori a un terzo della massa del Sole.
Questa nuova serie di osservazioni triplica quindi quasi il numero di stelle a bassa massa per le quali sono noti raggi e masse precisi. E ancora meglio: una di queste stelle ora risulta essere la più piccola conosciuta!
Stelle di dimensioni planetarie
Lo gnomo stellare appena scoperto è il compagno di OGLE-TR-122, una stella piuttosto remota nella galassia della Via Lattea, vista nella direzione della costellazione meridionale Carina.
Il programma OGLE ha rivelato che OGLE-TR-122 subisce un calo di luminosità dell'1,5% una volta ogni 7 giorni, 6 ore e 27 minuti, ogni volta che dura poco più di 3 ore (circa 188 minuti). Le misurazioni FLAMES / UVES, effettuate durante 6 notti nel marzo 2004, rivelano variazioni di velocità radiale di questo periodo con un'ampiezza di circa 20 km / s. Questa è la chiara firma di una stella a massa molto bassa, vicino al limite di combustione dell'idrogeno, in orbita attorno a OGLE-TR-122. Questo compagno ha ricevuto il nome OGLE-TR-122b.
Come spiega Franéis Bouchy dell'Osservatorio astronomico di Marsiglia Provenza (Francia): "In combinazione con le informazioni raccolte da OGLE, i nostri dati spettroscopici ci consentono ora di determinare la natura della stella più massiccia nel sistema, che sembra essere solare- piace".
Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per determinare la massa e il raggio del compagno molto più piccolo OGLE-TR-122b. In effetti, la profondità (diminuzione della luminosità) del transito fornisce una stima diretta del rapporto tra i raggi delle due stelle e l'orbita spettroscopica fornisce un valore univoco della massa del compagno, una volta conosciuta la massa della stella più grande .
Gli astronomi scoprono che OGLE-TR-122b pesa un undicesimo della massa del Sole e ha un diametro che è solo un ottavo di quello solare. Pertanto, sebbene la stella sia ancora 96 volte più massiccia di Giove, è solo il 16% più grande di questo pianeta gigante!
Una stella densa
"Immagina di aggiungere 95 volte la sua massa a Giove e di finire con una stella che è solo leggermente più grande", suggerisce Claudio Melo dell'ESO e membro del team di astronomi che hanno effettuato lo studio. "L'oggetto si restringe solo per fare spazio alla questione aggiuntiva, diventando sempre più denso."
La densità di una tale stella è più di 50 volte la densità del Sole.
"Questo risultato mostra l'esistenza di stelle che sembrano sorprendentemente pianeti, anche da vicino", sottolinea Frederic Pont dell'Osservatorio di Ginevra (Svizzera). "Non è strano immaginare che anche se dovessimo ricevere immagini da una futura sonda spaziale che si avvicina a un tale oggetto a distanza ravvicinata, non sarebbe facile discernere se si tratta di una stella o di un pianeta?"
Come tutte le stelle, OGLE-TR-122b produce effettivamente energia al suo interno per mezzo di reazioni nucleari. Tuttavia, a causa della sua bassa massa, questa produzione di energia interna è molto piccola, soprattutto rispetto all'energia prodotta dalla sua stella compagna simile al solare.
Non meno sorprendente è il fatto che gli esopianeti che stanno orbitando molto vicino alla loro stella ospite, i cosiddetti "Giove caldi", hanno raggi che possono essere più grandi della stella appena trovata. Il raggio dell'esopianeta HD209458b, ad esempio, è circa il 30% più grande di quello di Giove. È quindi sostanzialmente più grande di OGLE-TR-122b!
masqueraders
Questa scoperta ha anche profonde implicazioni per la continua ricerca di esopianeti. Queste osservazioni dimostrano chiaramente che alcuni oggetti stellari possono produrre esattamente gli stessi segnali fotometrici (cambiamenti di luminosità) dei pianeti simili a Giove in transito [6]. Inoltre, il presente studio ha dimostrato che tali stelle non sono rare.
Stelle come OGLE-TR-122b sono quindi mascherate da esopianeti giganti e la cura più esterna è necessaria per differenziarli dai loro cugini planetari. Scoprire stelle così piccole può essere fatto solo con misure spettrali di follow-up ad alta risoluzione con i più grandi telescopi. C'è ancora molto lavoro da fare per il Very Large Telescope!
Maggiori informazioni
Le informazioni contenute in questo comunicato stampa si basano su un articolo di ricerca che apparirà presto come una lettera all'editore nel principale giornale di ricerca "Astronomia e astrofisica" ("Una stella in transito di dimensioni planetarie intorno a OGLE-TR-122" di F. Pont et al.). Il documento è disponibile in formato PDF sul sito Web di A&A.
Appunti
[1]: I nani bruni, o "stelle fallite", sono oggetti fino a 75 volte più massicci di Giove. Sono troppo piccoli perché i principali processi di fusione nucleare si siano accesi al suo interno.
[2]: Il raggio di un pianeta delle dimensioni di Giove è circa 10 volte più piccolo di quello di una stella di tipo solare, vale a dire copre circa 1/100 della superficie di quella stella e quindi blocca circa l'1% della luce stellare durante il transito.
[3]: Il team è composto da Fr. d? Ric Pont, Michel Mayor, Didier Queloz e St? Phane Udry dell'Osservatorio di Ginevra in Svizzera, Claudio Melo dell'ESO-Cile, Fran? Ois Bouchy all'Osservatoire Astronomique Marsiglia Provenza in Francia e Nuno Santos dell'Osservatorio astronomico di Lisbona, Portogallo.
[4]: equivale a misurare una velocità di 180 km / h. In confronto, il moto del Sole indotto da Giove è di circa 13 m / so 47 km / h. Questo movimento è proporzionale alla massa del pianeta e inversamente proporzionale alla radice quadrata della sua distanza dalla stella.
[5]: per una stella normale come il Sole la cui materia si comporta come un gas perfetto, la dimensione stellare è proporzionale alla massa. Tuttavia, per le stelle a bassa massa, gli effetti quantistici diventano importanti e la materia stellare diventa “degenerata”, resistendo molto più alla compressione che a un gas perfetto. Per oggetti con una massa inferiore a 75 volte la massa di Giove, vale a dire nane brune, la materia è completamente degenerata e le loro dimensioni non dipendono dalla massa.
[6]: Nota che un oggetto in transito distante - stella o pianeta - produrrà sempre un “tuffo” di luminosità, per quanto luminoso sia esso stesso. Prima e dopo il transito, la luminosità registrata è uguale alla somma della luminosità della stella centrale e di quella dell'oggetto in orbita. Durante il transito, la luminosità registrata è questa somma meno la luce emessa da quella parte della stella centrale che è oscurata.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
