Kepler lede la “privacy” delle stelle?

Kepler ha deciso di svelare uno dei più preziosi segreti delle stelle: l’età. Conoscendo questa, si sarà in grado di dare un’età anche ai loro pianeti.

La maggior parte delle stelle tengono ben stretto il segreto della loro età. Per oggetti “normali”, come il Sole, ben poco cambia durante il periodo passato sulla sequenza principale. Potrebbero avere un miliardo di anni così come dieci miliardi di anni e niente cambierebbe apparentemente. Oggi, però, forse abbiamo un metodo per leggere la loro carta d’identità. Vi è, infatti, qualcosa che sembra cambiare con l’invecchiamento: il periodo di rotazione. Si pensava che esso aumentasse (ossia la rotazione rallentasse) in funzione del tempo. Se fosse stato così, poteva diventare un orologio prezioso per stabilire l’età dell’astro.

Perché è necessario conoscere questo segreto stellare? Sicuramente per lo studio degli esopianeti, che evolvono seguendo l’invecchiamento della stella. Sapere l’età vuol dire poter trarre conclusioni importanti sul loro stadio evolutivo. Oggi che Kepler ha scoperto circa 2000 pianeti vorrebbe sapere se le differenze trovate sono da imputare alla loro età. In particolare, ciò potrebbe essere importante per la ricerca di mondi adatti alla vita.

Conoscere l’età di una stella è facile quando essa appartiene a un ammasso, che si è formato praticamente nello stesso istante. Riportando su un grafico i colori e la luminosità delle stelle dell’ammasso è facile stabilire l’età del gruppo.

Kepler ha allora iniziato un lavoro titanico. Misurare il periodo di $rotazione$ delle stelle appartenenti a un ammasso di cui ovviamente si sa già l’età delle stelle. In tale modo è possibile stabilire la relazione tra età, $rotazione$ e tipo spettrale e applicarla poi a stelle di cui si conosce solo la $rotazione$ e il tipo spettrale. Kepler ha scelto l’ammasso NGC 6811, relativamente giovane con la sua età di 1 miliardo di anni. La tecnica per passare dalle caratteristiche spettrali di una stella alla sua età, sfruttando il valore della $rotazione$ prende il nome di gyrochronology e, chi volesse saperne di più, la può trovare spiegata qui.

Ammasso NGC 6811, vecchio di circa un miliardo di anni

L’ammasso NGC 6811, vecchio di circa un miliardo di anni. Su di esso è stata trovata una chiara relazione tra massa delle stelle e periodo di $rotazione$. Utilizzando ammassi più vecchi sarà possibile alla fine avere una ben definita relazione tra periodo di $rotazione$ ed età delle stelle, da poter utilizzare sulle stelle singole.

Per misurare la $rotazione$ di una stella è necessario che essa abbia delle macchie sulla superficie, da poter seguire durante la $rotazione$. La variazione di luce dovuta alla presenza di macchie è molto piccola, dell’ordine di pochi percento. Oltretutto essa diminuisce con l’età. Kepler, però, è abilissimo in questo lavoro (non per niente scopre i pianeti attraverso la perdita di luce della stella quando essi le passano davanti).

Il lavoro preparatorio è stato veramente mastodontico. Si è dovuto estrarre dal $campo$ dell’ammasso prescelto tutte le stelle realmente appartenenti al gruppo. Questo lo ha fatto in un periodo di quattro anni il telescopio MMT di Monte Hopkins in Arizona. Esso osserva fino a 240 stelle contemporaneamente e in quattro anni è riuscito a identificare tutti gli intrusi del $campo$, mediante uno spettrografo estremamente complesso (Hectochelle).

Sapendo, alla fine, chi erano i membri effettivi dell’ammasso, ha passato il testimone a Kepler che ha individuato i periodi di $rotazione$. Essi hanno mostrato valori che vanno da 1 a 11 giorni (le stelle calde e massicce sono le più veloci). Ma, ancora più importante, si è trovata una chiara relazione tra $rotazione$ e tipo spettrale, proprio quella che si cercava. Il prossimo passo sarà quello di osservare ammassi più vecchi in modo da perfezionare sempre più l’orologio cosmico.

Ci vorrà del tempo, ma tra qualche anno avremo l’anno di nascita di tutte le stelle con pianeti attorno e quindi sapremo a che livello evolutivo sono arrivati. Che ET abbia davvero le ore contate?

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6 Commenti

  1. Fantastico ,Enzo, davvero sempre più vicini a quello che dici.
    Perchè dici che non è applicabile al Sole o comunque non serve ?
    Un confronto anche per chi è nella sequenza principale non può essere utile comunque per capire?
    Forswe dico sfondoni.

  2. Io forse non ho capito una cosa:
    per misurare la velocità di rotazione si andrebbe a misurare la variazione di luminosità della superficie dovuta a delle eventuali macchie presenti, ma come distinguerle da un eventuale transito di qualche corpo in rotazione stretta vicino alla stella ❓

  3. @Mario Fiori: Azzardo una spiegazione, ma lascio ad Enzo il compito di correggermi.
    Non è che il metodo non è applicabile al Sole, anzi, se leggi l’articolo linkato scoprirai che il Sole è stato usato come campione per affinare la ricerca.
    Credo che Enzo si riferisse al fatto che una stella come il Sole, una volta che è entrata nella sequenza principale, entra in una fase stabile che non varia per miliardi di anni. E’ quindi difficile stabilire a che punto della sua evoluzione è, a meno di non considerare il rallentamento della rotazione.

    @Gianluigi: Un pianeta che ruota con un periodo breve produce sempre diminuzioni della luminosità della stella costanti e invariate tra un passaggio e il successivo, mentre i i cali dovuti alle macchie variano nello sia nello stesso ciclo che da ciclo a ciclo. Anche qui, lascio a Enzo il compito di correggermi.

  4. Grazie Red spiegazione perfetta, sono io che non ho avuto tempo di leggere il link ma lo farò subito.

  5. ciaoooo!
    sono tornato dalle ferie e ho cominciato a spulciare i commenti… Con grande piacere vedo che Red ha già eseguito il compito in modo perfetto! Grazie carissimo!!!! 😆

  6. @Enzo: Dai, su…. Non farmi arrossire!! 😳
    Ben tornato, Enzo! Ci sei mancato! Mi fa piacere sapere che sei fresco e pimpante. Beato te!
    Io, invece, sono così cotto che ho già rischiato un po’ di volte di addormentarmi al volante. 😥
    Menomale che sono a buon punto….

    E’ bello risentirti…. 😎