variabili cefeidi

[ncrndr]

buona sera a tutti,
incuriosito da alcuni articoli qua sul forum, mi sono interessato all'argomento delle variabili cefeidi. Ho letto molti articoli sull'argomento ma non ho trovato risposte ad alcune domande e curiosità, e spero che qui qualcuno mi possa aiutare.

Come prima cosa non ho capito la rarità di queste stelle, se sono 1/10 1/1000 o 1/100000.
volevo chiedere poi se esiste un catalogo contenente un gran numero di queste, perchè mi interesserebbe farci un po' di calcoli sopra :biggrin:
In ultimo volevo chiedere una cosa prettamente fisica, mi chiedo come possa un stella variare la sua luminosità così in fretta come queste stelle.

Grazie mille a tutti quelli che avranno la pazienza di rispondermi.

[Enrico Corsaro]

Come prima cosa non ho capito la rarità di queste stelle, se sono 1/10 1/1000 o 1/100000.
volevo chiedere poi se esiste un catalogo contenente un gran numero di queste, perchè mi interesserebbe farci un po' di calcoli sopra :biggrin:
In ultimo volevo chiedere una cosa prettamente fisica, mi chiedo come possa un stella variare la sua luminosità così in fretta come queste stelle.

Grazie mille a tutti quelli che avranno la pazienza di rispondermi.

Salve @ncrndr (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=3312).
Si tratta di una classe di pulsatori piuttosto rara, con circa 1 stella su 100 milioni di questo tipo. Nella nostra galassia se ne conoscono circa 800, ma si stima ve ne sia qualche migliaio di fatto. Il motivo principale è legato alla massa di queste stelle, nella maggior parte dei casi molto sostenuta (diverse volte quella solare).

Il tipo di pulsazioni stellari identificano queste stelle come pulsatori classici perchè di fatto furono i primi casi di pulsatori ad essere stati scoperti, già ben conosciute dai tempi di Hubble e scoperte a partire dalla fine del '700 da John Goodricke, che trovò la prima proprio chiamata Delta Cephei nella costellazione del Cepheus, da cui presero il nome.
Si tratta di stelle che hanno attivo il cosiddetto meccanismo di opacità, o meccanismo \kappa. Questo meccanismo gioca sulla opacità del plasma stellare e fa si che la stella, contraendosi per effetto gravitazionale, riscaldi i suoi strati interni al punto da farli diventare opachi (cioè non più trasparenti alla luce) e facendo si che l'energia termica rimanga in un primo momento intrappolata all'interno. Di seguito, per rilasciare l'energia termica accumulata la stella è costretta ad espandere gli strati opacizzati, che di seguito diventano nuovamente trasparenti e permettono ai fotoni di fuoriuscire. In tal modo la stella si espande e si contrae continuamente. I periodi in realtà sono abbastanza lunghi, variano da qualche ora ad alcune settimane.

I pulsatori di tipo solare invece oscillano molto molto più rapidamente e l'esempio più importante è proprio il nostro Sole, con le tipiche oscillazioni di periodo 5 minuti. In questo caso il meccanismo di azione è completamente diverso e se ti interessa ne possiamo riparlare.

In QUESTO (http://www.astro.utoronto.ca/DDO/research/cepheids/table_physical.html) link puoi trovare una tabella contente i parametri fisici (tra cui periodo, distanza, raggio, magnitudine assoluta, ecc.) di circa 500 cefeidi appartenenti alla nostra galassia. Ti puoi sbizzarrire a fare qualche calcolo.

Spero di essere stato d'aiuto!

[ncrndr]

grazie mille per la risposta più che esaustiva. Ero del tutto ignorante sul fatto che il sole avesse un ritmo di oscillazione così rapido, anzi... non sapevo proprio oscillasse. Sarei felicissimo di approfondire questo argomento anche perchè penso che possa interessare ad altre persone ;)

PS: grazie 1000000 per il link

[Red Hanuman]

I pulsatori di tipo solare invece oscillano molto molto più rapidamente e l'esempio più importante è proprio il nostro Sole, con le tipiche oscillazioni di periodo 5 minuti. In questo caso il meccanismo di azione è completamente diverso e se ti interessa ne possiamo riparlare.
Parliamone, parliamone.... :whistling:

[ncrndr]

Approfitto della vostra pazienza, non è che avreste altri link con distanza, declinazione, ascensione, magnitudine di molte stelle?

Incuriosito poi dalla risposta di Enrico Corsaro volevo chiedere come si possa misurare la distanza di oggetti all interno della via lattea. Oltre alla parallasse, alle cefeidi, alle RR lyrae e alle supernove ci sono altri modi?

Grazie ancora a chi avrà la pazientare di rispondermi

[Enrico Corsaro]

Approfitto della vostra pazienza, non è che avreste altri link con distanza, declinazione, ascensione, magnitudine di molte stelle?

Incuriosito poi dalla risposta di @Enrico Corsaro (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=2649) volevo chiedere come si possa misurare la distanza di oggetti all interno della via lattea. Oltre alla parallasse, alle cefeidi, alle RR lyrae e alle supernove ci sono altri modi?

Grazie ancora a chi avrà la pazientare di rispondermi

Ciao, il catalogo generale per gli oggetti stellari si chiama SIMBAD (http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/) ed al suo interno trovi tutte le informazioni disponibili per tutte le stelle che sono classificate.

Riguardo alle distanze, ci sono diversi metodi ma ne riparliamo appena ho un pò più di tempo, così anche ti spiego meglio gli oscillatori di tipo solare.

[Enrico Corsaro]

Eccomi qua @ncrndr (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=3312), finalmente trovo un pò di tempo.

Per la misura di distanze ci sono numerosi metodi. I più importanti sono certamente quelli che hai menzionato ma a questi possiamo aggiungere anche



Nebulose planetarie
Supergiganti molto luminose
Ammassi globulari molto luminosi
Regioni HII luminose (regioni con idrogeno ionizzato)


Tutti questi oggetti hanno magnitudini assolute pressochè note e si possono utilizzare per stimare le distanze in modo abbastanza accurato. In ogni caso, parallassi, Cefedi e Supernovae Tipo Ia rimangono i migliori metodi per il calcolo di distanza.

[Enrico Corsaro]

Parliamone, parliamone.... :whistling:

Premetto che è nei miei programmi preparare una serie di articoli sul tema delle oscillazioni stellari ma cominciamo rispondendo da qui, il materiale sarà poi utile a me stesso per mettere su un articolo più comprensibile per tutti.

Il Sole è una stella di piccola massa costituito da un nucleo interno, circondato da una zona radiativa dove il trasporto energetico avviene per flusso di radiazione (i fotoni migrano dal nucleo verso l'esterno e trasportano energia), e con all'esterno un inviluppo convettivo, dove l'energia invece viene trasportata per convezione, cioè tramite il moto turbolento di bolle di plasma in un modo analogo a ciò che avviene quando facciamo bollire l'acqua in una pentola.

La convezione che si verifica in prossimità della superficie solare dà luogo a cosiddette onde acustiche, cioè onde di pressione che originatesi in prossimità della superficie si propagano dentro tutta la stella, fino al nucleo in alcuni casi, come ti mostra la figura con i percorsi delle onde acustiche che ti ho allegato.
13007

Ogni onda acustica, rappresentata con un colore diverso nel diagramma, è identificata da dei numeri, detti quantici, che ne caratterizzano le proprietà oscillatorie. Ciascuna onda acustica identificabile da un insieme distinto di numeri quantici prende il nome di modo p (da p di pressione). I modi p sono osservabili direttamente dall'esterno perchè producono delle leggerissime variazioni di luminosità sul Sole, dell'ordine di un milionesimo di magnitudine! Con gli strumenti di oggi si riesce a scoregere molto bene questo tipo di variazioni di luminosità.

Come potrai intuire, questi modi p che si propagano fino agli strati più profondi della stella, portano con se delle informazioni importanti sulla struttura interna della stella stessa. In maniera del tutto analoga a quello che si fa con il nostro pianeta, in cui studiando la propagazione dei terremoti riusciamo a ricostruire le proprietà degli strati interni del pianeta (mantello, nucleo esterno, nucleo interno, strati di discontinuità, densità del mezzo, ecc.), lo studio delle onde acustiche nel Sole ha dato vita alla cosiddetta Eliosismologia, una branca della fisica stellare che ha come scopo ricostruire la struttura interna del Sole tramite le proprietà osservate delle onde acustiche. E di fatto ci si riesce e anche in un modo incredibilmente accurato e preciso, cosa che nessun altro metodo conosciuto riesce a fare. Questo perchè non possiamo di base vedere direttamente l'interno di una stella, e le onde acustiche ci permettono invece di captarne le proprietà che vengono assimilate dalle stesse quando vi passano attraverso per poi ritornare in superficie dove vengono osservate.

La caratteristica più importante delle onde acustiche solari è che hanno una struttura in frequenza molto ben regolare, cioè sono equidistanziate in frequenza, con una spaziatura che è direttamente legata alla densità media del Sole. Come ti mostra la figura che ti ho inserito, questo è un cosiddetto spettro di potenza, o di Fourier, delle oscillazioni solari (una piccola porzione in realtà). Come puoi vedere, trovi vari picchi, ognuno dei quali corrisponde ad un modo p, e che hanno una spaziatura molto regolare in frequenza. L'altezza dei picchi è legata all'ampiezza delle oscillazioni. Tanto più sono forti, tanto più sarà grande l'ampiezza e dunque l'altezza che osservi nello spettro.
13008
Inoltre, la frequenza dove l'ampiezza di queste oscillazioni è massima, è direttamente legata a raggio, massa e temperatura della stella. Nel caso del Sole, questa frequenza corrisponde a circa 3100 microHz, cioè l'equivalente di 5 minuti di periodo di oscillazione. Combinando questa frequenza di massimo, con la spaziatura in frequenza tra i picchi, possiamo ricavare massa e raggio del Sole con una precisione del 3%, in un modo veramente semplice e diretto e che non dipende da alcun modello stellare!
Ma questo è solo un piccolo aspetto delle potenzialità di questa tecnica.

L'eliosismologia, già attiva dagli anni '60, ci ha permesso di capire moltissimo sul nostro Sole e di identificare più di un milione di modi di oscillazione differenti. In tempi più recenti, si è scoperto che questo tipo di oscillazioni, dette di tipo solare perchè scoperte prima di tutto nel nostro Sole, sono il tipo più diffuso di oscillazioni stellari presente nell'Universo. Fin'ora infatti, abbiamo osservato circa 16 mila stelle con oscillazioni di questa tipologia. La branca della fisica stellare che le studia si chiama Asterosismologia, ed è in pratica l'applicazione dell'Eliosismologia su stelle distanti. Ci sono alcune differenze sostanziali di base nelle due discipline ma il principio di base è identico, così come lo scopo che si prefiggono.

Spero di averti incuriosito e ovviamente se hai domande chiedi pure!

[ncrndr]

Grazie mille per la spiegazione :). Domande attualmente non ne ma potrebbero arrivare ;). Grazie mille ancora

[Red Hanuman]

Beh, Enrico Corsaro, la tua branca di studio mi sembra molto interessante e promettente...:cool:
Analogamente alla sismologia terrestre, è possibile distinguere discontinuità all'interno della stella?
E' possibile applicare i tuoi studi ad una previsione "meteo" dell'attività solare?
I campi magnetici solari possono in qualche modo influire nella dinamica del "solemoto":biggrin:?:confused:

[Enrico Corsaro]

Analogamente alla sismologia terrestre, è possibile distinguere discontinuità all'interno della stella?

Assolutamente si, tramite l'inversione delle frequenze ricavate si può costruire tutta la struttura interna fino al livello del nucleo, il che implica ricostruire i profili di densità, di velocità del suono, di peso molecolare. Quindi possiamo capire fino a che punto si estende la regione convettiva e possiamo anche capire cosa sta succedendo nel nucleo, se sta bruciando idrogeno oppure se è in uno stato già più avanzato.



E' possibile applicare i tuoi studi ad una previsione "meteo" dell'attività solare?
I campi magnetici solari possono in qualche modo influire nella dinamica del "solemoto":biggrin:?:confused:
E' stato già dimostrato che l'attività magnetica ha un impatto diretto sulle oscillazioni, sia in termini di frequenza che di ampiezza. Tuttavia predire l'attività solare rimane un problema molto molto complesso, poichè di fatto l'attività stellare dipende da numerosi fattori, tra cui in particolare l'efficienza della dinamo localizzata negli strati più interni, che chiaramente sono i più difficili da analizzare.
Poichè inoltre le oscillazioni stellari sono osservabili nel visibile, vi è meno sensibilità alle variazioni di flusso cromosferico e ancor di più coronale, che sono invece molto più correlate con l'attività magnetica. Diciamo dunque che si può studiare il ciclo di attività dalle oscillazioni, ma non possiamo fare previsioni solo sulla base di questa informazione. Già per lo stesso Sole i modelli di predizione sono spesso poco attendibili e alla base si richiedono modelli di struttura magnetica altamente dettagliati, cosa che purtroppo non possiamo avere per le stelle lontane al livello in cui le abbiamo per il nostro Sole.

[Morimondo]

Gran bella discussione, Enrico Corsaro sei sempre preciso chiaro ed esaustivo, complimenti anche agli altri "oratori" della discussione e a ncrndr.
leggendo di onde acustiche ho trovato online alcuni file tutti mi danno l'idea che il sole suoni come un diapason:

http://www.centrometeoitaliano.it/astronomia-spazio/inquietante-suono-emesso-dal-sole/?refresh_cens

https://www.youtube.com/watch?v=vnyD7Nvwypc

[Enrico Corsaro]

Ti ringrazio, fa piacere che siate interessati a questi argomenti e che chiediate delucidazioni.

Riguardo al Sole puoi vedere QUESTO (https://www.youtube.com/watch?v=4YlE4icALb0) video che è ben fatto e ti spiega cosa sono le onde acustiche.
Consiglio fortemente di vedere però anche QUESTO (https://www.youtube.com/watch?v=wwy-9TMYZso) video, di un mio collega, professore Don Kurtz, che spiega veramente bene cosa è l'asterosismologia. Durante il video sono udibili i suoni di diversi tipi di oscillatori stellari e sono molto belli. Purtroppo il suo accento è particolare e per chi non è abituato all'inglese è un pò difficile da seguire, ma se servono chiarimenti per qualche passaggio chiedi pure!