Scritto: Giovedì, 10 Novembre 2016 18:05 Ultima modifica: Giovedì, 10 Novembre 2016 21:09

I segreti di Eta Carinae


Un'equipe internazionale di astronomi ha sfruttato l'Interferometro europeo VLT (VLTI) per mappare il sistema stellare Eta Carinae con un dettaglio raggiunto prima.

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Il mosaico sullo sfondo ritrae la Nebulosa Carena che ospita il sistema stellare Eta Carinae, osservata con lo strumento WFI (Wide Field Imager) del telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO. Il riquadro al centro mostra la Nebulosa Omuncolo, osservata dallo strumento NACO nel vicino infrarosso con ottica adattiva, montato sul VLT. L'immagine a destra è il cuore del sistema, osservato con l'Interferometro VLTI. Il mosaico sullo sfondo ritrae la Nebulosa Carena che ospita il sistema stellare Eta Carinae, osservata con lo strumento WFI (Wide Field Imager) del telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO. Il riquadro al centro mostra la Nebulosa Omuncolo, osservata dallo strumento NACO nel vicino infrarosso con ottica adattiva, montato sul VLT. L'immagine a destra è il cuore del sistema, osservato con l'Interferometro VLTI. Crediti: ESO/G. Weigelt

 La stella η (Eta) nella costellazione della Carena è un astro affascinante ed ha costituito a lungo un mistero per gli astronomi. Visibile (come buona parte delle meraviglie celesti) solo dall'emisfero meridionale e con l'ausilio di un piccolo strumento (attualmente la magnitudine apparente è 6.2) si trova al centro della grande nebulosa della Carena. In altre epoche è stata tuttavia ben evidente ad occhio nudo, tanto da diventare, a metà del 19° secolo, la seconda stella più luminosa nel cielo! In seguito a questi aumenti irregolari di luminosità (l'ultimo risale a 12 anni fa), è stata classificata come una variabile della classe S Doradus.

 Oggi sappiamo che Eta Carinae è un particolare sistema binario, formato da due stelle "giganti blu" molto massicce che producono venti stellari a velocità elevatissime, fino a dieci milioni di chilometri all'ora. La zona in cui i venti delle due stelle si scontrano è molto turbolenta, ma fino a oggi non poteva essere studiata. Adesso, grazie al telescopio europeo australe (ESO-VLT) si sono osservate strutture nuove e inattese all'interno di questo enigmatico sistema binario e le scoperte fatte in questo senso potrebbero servire a comprendere meglio l'evoluzione delle stelle molto massicce in generale.

 L'inserto a destra nell'immagine qui sopra è la vista a più alta risoluzione di Eta Carine mai ottenuta; ha una risoluzione di circa 6 millesimi di secondo d'arco, all'incirca il diametro di una palla da tennis vista da una distanza pari al diametro della Luna. Gerd Weigelt edel Max Plank e altri astronomi l'hanno ottenuta utilizzando l'interferometro del VLT (il Very Large Telescope Interferometer) che ha combinato la luce proveniente sia dai quattro grandi telescopi da 8 metri, sia da tre dei quattro telescopi ausiliari (AT), realizzando una "baseline" di oltre 80 m. Inoltre, è stata sfruttata la capacità dello strumento AMBER per ottenere immagini della regione centrale (detta nebulosa "homunculus" per via della forma vagamente umana).

1024px EtaCarinae

L'omuncolo (una nube a forma di clessidra originata dai violenti venti stellari) in una celebre immagine del telescopio Hubble - Credit: HST/NASA/ESA

 La coppia di Eta Carinae è così potente da produrre fenomeni drammatici. La "grande eruzione" intorno al 1830 è stata causata dalla più grande delle due stelle che ha espulso enormi quantità di gas e polvere in un brevissimo lasso di tempo, portando alla formazione dei due caratteristici lobi, della Nebulosa Omuncolo, che vediamo nell'immagine qui sopra. L'effetto combinato dei venti delle due stelle quando si scontrano a velocità estreme è di produrre temperature di milioni di gradi e di conseguenza un'intensa produzione di raggi X.

Sim EtaCarinae

Simulazione al supercomputer dei venti attorno alle due stelle (i blu le regioni rarefatte, in arancione quelle dense) - Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

 L'area centrale, dove i venti si scontrano, è così ridotta (mille volte più piccola della Nebulosa Omuncolo) che anche i telescopi spaziali finora non sono riusciti a risolverla in dettaglio. La nuova immagine VLTI mostra chiaramente la struttura a forma di ventaglio tra le due stelle di Eta Carinae, dove i venti turbolenti della stella più piccola e più calda si schiantano sul vento denso della stella più grande.

 "I nostri sogni si sono realizzati poiché ora possiamo ottenere immagini nitidissime nell'Infrarosso. Il VLTI ci offre un'opportunità unica di migliorare la nostra comprensione della fisica di Eta Carinae e di molti altri oggetti notevoli", commenta Gerd Weigelt.

 Oltre alle immagini, le osservazioni spettrali della zona di collisione hanno reso possibile la misura delle velocità degli intensi venti stellari tramite l'effetto Doppler. Usando queste velocità l'equipe di astronomi è stata in grado di produrre modelli numerici più accurati della struttura interna di questo affascinante sistema stellare, che contribuiranno a migliorare la nostra comprensione di come questi sistemi di stelle massicce perdono massa durante la loro evoluzione.

EtaCarinae model copy

In alto, alcune immagini ottenute con Amber/VLTI a diverse velocità radiali, in basso un modello schematico e uno 3D de venti stellari. - Credit: G. Weigelt et al.

 Il cono di gas più rarefatto, che attualmente si apre verso la Terra, misura circa 19 unità astronomiche; la nube di gas più caldo presenta delle propaggini che si estendono come dita verso l'esterno e la regione di interazione dei venti stellari è sorgente di raggi X e ultravioletti. Dieter Scherti (MPIfR), membro della stessa equipe, guarda invece al futuro: "GRAVITY e MATISSE, i nuovi strumenti per il VLTI, ci permetteranno di ottenere immagini intereferometriche di precisione ancora maggiore e di coprire un intervallo più ampio di lunghezze d'onda, il che servirà a calcolare le proprietà fisiche di molte sorgenti astronomiche".

Di seguito, l'abstract dell'articolo scientifico (il link è in fondo).

VLTI-AMBER velocity-resolved aperture-synthesis imaging of
η Carinae with a spectral resolution of 12 000.
Studies of the primary star wind and innermost wind-wind collision zone
 
ABSTRACT
The mass loss from massive stars is not understood well. η Carinae is a unique object for studying the massive stellar wind during the Luminous Blue Variable phase. It is also an eccentric binary with a period of 5.54 yr. The nature of both stars is uncertain, although we know fromX-ray studies that there is a wind-wind collision whose properties change with orbital phase.
We want to investigate the structure and kinematics of η Car’s primary star wind and wind-wind collision zone with a high spatial resolution of ≈6 mas (14 au) and high spectral resolution of R=12000.Observations of η Car were carried out with the ESO Very Large Telescope Interferometer (VLTI) and the AMBER instrument between approximately five and seven months before the August 2014 periastron passage. Velocity-resolved aperture-synthesis images were reconstructed from the spectrally dispersed interferograms. Interferometric studies can provide information on the binary orbit, the primary wind, and the windcollision.
We present velocity-resolved aperture-synthesis images reconstructed in more than 100 different spectral channels distributed across the Brγ 2.166 μm emission line. The intensity distribution of the images strongly depends on wavelength. At wavelengths corresponding to radial velocities of approximately -140 to -376 km/s measured relative to line center, the intensity distribution has a fan-shaped structure. At the velocity of -277 km/s, the position angle of the symmetry axis of the fan is -126°. The fan-shaped structure extends approximately 8.0 mas (19 au) to the southeast and 5.8 mas (14 au) to the northwest, measured along the symmetry axis at the 16% intensity contour. The shape of the intensity distributions suggests that the obtained images are the first direct images of the innermost wind-wind collision zone. Therefore, the observations provide velocity-dependent image structures that can be used to test three-dimensional hydrodynamical, radiative transfer models of the massive interacting winds of η Car.
 
 
Riferimenti e links:

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Letto: 1261 volta/e Ultima modifica Giovedì, 10 Novembre 2016 21:09
Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58 | Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

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