Credito d'immagine: ESO
Utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO al Paranal e una suite di telescopi terrestri e spaziali in uno studio di quattro anni, un team internazionale di astronomi ha misurato per la prima volta la massa di una stella ultra-cool e il suo compagno nano bruno . Le due stelle formano un sistema binario e si orbitano a vicenda in circa 10 anni.
Il team ha ottenuto immagini ad infrarossi vicini ad alta risoluzione; sul terreno, hanno sconfitto l'effetto sfocato dell'atmosfera terrestre mediante tecniche di ottica adattiva. Determinando con precisione l'orbita proiettata sul cielo, gli astronomi sono stati in grado di misurare la massa totale delle stelle. Dati aggiuntivi e confronto con modelli stellari producono quindi la massa di ciascuno dei componenti.
La più pesante delle due stelle ha una massa intorno all'8,5% della massa del Sole e il suo compagno nano marrone è ancora più leggero, solo il 6% della massa solare. Entrambi gli oggetti sono relativamente giovani con un'età di circa 500-1.000 milioni di anni.
Queste osservazioni rappresentano un passo decisivo verso la calibrazione ancora mancante di modelli di evoluzione stellare per stelle di massa molto basse.
Numero di telefono stella
Anche se gli astronomi hanno trovato diverse centinaia di stelle di massa molto basse e nane brune, le proprietà fondamentali di questi oggetti estremi, come masse e temperature superficiali, non sono ancora ben note. All'interno dello zoo cosmico, queste stelle ultra-fredde rappresentano una classe di oggetti "intermedi" tra pianeti giganti - come Giove - e stelle "normali" meno massicce del nostro Sole, e per comprenderle bene è quindi cruciale per il campo dell'astrofisica stellare .
Il problema con queste stelle ultra-fredde è che contrariamente alle stelle normali che bruciano idrogeno nel loro nucleo centrale, non esiste alcuna relazione unica tra la luminosità della stella e la sua massa. In effetti, le luminosità e le temperature superficiali delle stelle nane ultra-fredde dipendono sia dalla loro età che dalla loro massa. Un nano ultra-freddo più vecchio, un po 'più massiccio, può quindi avere esattamente la stessa temperatura di un giovane, meno massiccio.
È quindi un obiettivo fondamentale della moderna astrofisica ottenere in modo indipendente le masse di una stella nana ultra-cool. Ciò è in linea di principio possibile studiando tali oggetti che sono membri in un sistema binario.
Questo è esattamente ciò che un team internazionale di astronomi ha ora fatto in uno studio di quattro anni su un sistema stellare binario con una stella nana ultra-fredda, usando una pletora di strutture telescopiche di alto livello, incluso il Very Large Telescope dell'ESO, e Keck I e Gemini North alle Hawaii e anche il telescopio spaziale Hubble. Questo sistema, con il nome del numero di telefono di 2MASSW J0746425 + 2000321, si trova a una distanza di 40 anni luce.
Gli astronomi hanno utilizzato l'imaging ad alta risoluzione angolare per vedere entrambe le stelle nel sistema binario e per misurare il loro movimento per un periodo di quattro anni. Tuttavia, questo è più facile a dirsi che a farsi, poiché la separazione sul cielo tra le due stelle è piuttosto piccola: tra 0,13 e 0,22 arcsec. Ciò corrisponde alla dimensione di una moneta da 1 euro, vista a una distanza di circa 25 km.
Questa separazione è così piccola che normalmente non è possibile differenziare le due stelle a causa dell'effetto sfocato della turbolenza atmosferica (il "vedere"). È pertanto necessario utilizzare la tecnica dell'ottica adattiva. Questo meraviglioso metodo si basa sulla misurazione della qualità dell'immagine in tempo reale e sull'invio di segnali correttivi corrispondenti fino a 100 volte al secondo a un piccolo specchio deformabile, situato di fronte al rivelatore. Mentre lo specchio modifica continuamente la sua forma, l'effetto di disturbo della turbolenza viene neutralizzato. Applicata al VLT, questa tecnica ha prodotto immagini che sono almeno dieci volte più nitide del "vedere" e che pertanto mostrano molti più dettagli negli oggetti osservati.
Al Very Large Telescope, gli astronomi hanno utilizzato lo strumento NACO di ottica adattiva all'avanguardia. Dice Herv? Bouy, principale autore dell'articolo che presenta i risultati qui descritti: “NACO offre la possibilità di lavorare a infrarossi ed è quindi ideale per lo studio di stelle ultra-fredde, che emettono la maggior parte della loro luce in questa gamma di lunghezze d'onda. Con la combinazione dell'alta efficienza di NACO e VLT e le eccellenti condizioni atmosferiche prevalenti a Paranal, siamo stati in grado di ottenere immagini molto nitide di questo sistema stellare binario, quasi come se il telescopio fosse situato nello spazio. ”
Ultra-cool e dietetico
Durante il loro studio di quattro anni, sono state misurate sette diverse posizioni relative dei due componenti del sistema binario e Herv? Bouy e i suoi collaboratori furono in grado di determinare con buona precisione le orbite stellari. Scoprono che le due stelle ruotano l'una attorno all'altra una volta ogni 10 anni e che la loro separazione fisica è solo 2,5 volte la distanza della Terra dal Sole - come dicono gli astronomi, 2,5 Unità Astronomiche. Usando le leggi di Keplero, è quindi semplice ricavare la massa totale del sistema. Il valore ottenuto è inferiore al 15% della massa del sole.
Gli astronomi hanno quindi utilizzato i dati fotometrici di ciascuna stella ottenuta in diverse bande d'onda, nonché gli spettri ottenuti con il telescopio spaziale Hubble per studiare i due oggetti in modo più dettagliato. Utilizzando gli ultimi modelli stellari del gruppo dell'Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon, hanno scoperto che entrambe le stelle hanno all'incirca la stessa temperatura superficiale, intorno ai 1500 ° C (1800 K). Per una stella, questo è davvero ultra-freddo - al confronto, la temperatura superficiale del Sole è più di tre volte superiore.
Utilizzando modelli teorici, il team ha anche scoperto che le due stelle sono piuttosto giovani (in termini astrofisici) - la loro età è compresa tra 500 e 1.000 milioni di anni. Il più massiccio dei due ha una massa compresa tra il 7,5 e il 9,5% della massa del Sole, mentre il suo compagno ha una massa compresa tra il 5 e il 7% della massa solare.
Gli oggetti che pesano meno del 7% circa del nostro Sole sono stati variamente chiamati "Brown Dwarfs", "Failed Stars" o "Super Planets". Infatti, poiché non hanno una generazione di energia sostenuta dalle reazioni nucleari termiche al loro interno, molte delle loro proprietà sono più simili a quelle dei pianeti a gas giganti nel nostro sistema solare come Giove, che alle stelle come il Sole.
Il sistema 2MASSW J0746425 + 2000321 è quindi apparentemente costituito da una nana marrone in orbita attorno a una stella nana ultra-fredda leggermente più massiccia. È una vera “pietra di Rosetta” nel nuovo campo dell'astrofisica stellare a bassa massa e ulteriori studi forniranno sicuramente informazioni più preziose su questi oggetti nella zona di transizione tra stelle e pianeti.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
