Per i comuni mortali, gli innumerevoli punti luminosi visibili nel cielo notturno sono tutte stelle. In realtà, alcune sono pianeti vicini, altre soli lontani o addirittura galassie distanti miliardi di anni luce. Tutto dipende dalla loro distanza nello spazio. Per questo motivo, in astronomia, determinare l’esatta distanza di un oggetto celeste è fondamentale e rappresenta anche una delle maggiori sfide della disciplina.
Gli scienziati hanno ora a disposizione uno strumento all’avanguardia: la missione Gaia. Lanciato dall’ESA dieci anni fa, questo telescopio ottico ha aperto una finestra senza precedenti sul nostro universo vicino, fornendo dati astrometrici sulla posizione, la distanza e il movimento di quasi due miliardi di stelle.
Per il gruppo "Candele e distanze standard" dell’EPFL, dedicato alla misurazione dell’espansione dell’Universo, Gaia è uno strumento prezioso. "Gaia ha aumentato di 10.000 volte il numero di stelle di cui si misura la parallasse, grazie a un netto miglioramento in termini di precisione e qualità delle osservazioni rispetto al suo predecessore, la missione Hipparcos dell’ESA", descrive il professor Richard Anderson, a capo del gruppo. In particolare, gli scienziati utilizzano il calcolo della parallasse fornito dal satellite per ogni stella. La parallasse è un metodo di misurazione delle distanze astronomiche, basato sull’angolo formato da una "triangolazione" tra la posizione di Gaia nello spazio, il Sole e la stella da studiare. Più la stella è lontana, più è difficile misurarla, poiché la parallasse diventa sempre più piccola all’aumentare della distanza.
Nonostante il clamoroso successo di Gaia, la misurazione della parallasse è complessa e ci sono ancora piccoli effetti sistematici che devono essere controllati e corretti affinché le parallassi del satellite possano esprimere tutto il loro potenziale. Gli scienziati dell’EPFL e dell’Università di Bologna in Italia hanno svolto questo lavoro su oltre 12.000 stelle giganti rosse*, il campione più grande e più accurato finora.
"Identifichiamo questi bias confrontando le parallassi calcolate da Gaia con quelle delle stesse stelle, che determiniamo utilizzando l’asterosismologia", spiega Saniya Khan, primo autore di uno studio su questo tema, pubblicato oggi sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
Terremoti stellari
Così come è possibile studiare la struttura interna della Terra utilizzando i terremoti, l’asterosismologia ci permette di conoscere le proprietà fisiche di una stella osservando le sue vibrazioni e oscillazioni. In questa disciplina, gli scienziati misurano le variazioni, per quanto minime, dell’intensità luminosa di una stella e le trasformano in onde sonore, dando origine a uno spettro di frequenza.Questo spettro ci permette di determinare la distanza della stella", spiega il ricercatore. Questo ci permette di ottenere le parallassi asterosismiche. Nel nostro studio abbiamo ascoltato la musica di un numero molto elevato di stelle, alcune delle quali distano 15.000 anni luce!
Ma come funziona? La velocità di propagazione delle onde sonore è influenzata dalla temperatura e dalla densità dell’interno della stella. "Analizzando la frequenza di queste vibrazioni stellari, gli scienziati possono determinare con precisione le dimensioni di una stella, proprio come possiamo stimare le dimensioni di uno strumento musicale in base al suono che produce".Andrea Miglio, professore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna e uno degli autori dello studio.
Un’analisi sofisticata
Una volta note le dimensioni di una stella, gli astronomi possono determinarne la luminosità, che viene confrontata con la luce percepita dalla Terra. Le osservazioni spettroscopiche forniscono anche la temperatura e la composizione chimica della stella. Combinando il tutto in un’analisi sofisticata, determinano la distanza, quindi confrontano questi risultati con le parallassi riportate da Gaia per verificarne l’accuratezza.
Solo l’asterosismologia può verificare l’accuratezza della parallasse di Gaia su tutto il cielo, sia sulle stelle deboli che su quelle luminose", aggiunge Saniya Khan. E ritiene che questo metodo abbia un futuro...
Le missioni spaziali attuali e future, come TESS e PLATO, dedicate al censimento o all’individuazione di esopianeti, si avvarranno dell’asterosismologia e forniranno le serie di dati necessarie in regioni del cielo sempre più vaste", afferma entusiasta. Tecniche come la nostra giocheranno quindi un ruolo cruciale nel migliorare le misure di parallasse di Gaia, aiutandoci a chiarire il nostro posto nell’Universo e beneficiando una pletora di sottocampi dell’astrofisica".
*Pubblicato in A&A agosto 2023: https: //www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202346196
