Scritto: Domenica, 05 Gennaio 2020 16:16 Ultima modifica: Domenica, 19 Gennaio 2020 06:51

Una stella fuggitiva, le Iadi e i nuovi scenari per Gaia In evidenza


 Nuove, rivoluzionarie scoperte grazie all'osservatorio astrometrico europeo, per il quale è stato appena rivisto il calendario di pubblicazione dei prossimi cataloghi. E ci sono novità per la galassia di Andromeda...

Rate this item
(0 votes)
La volta celeste in coordinate galattiche vista da Gaia, con la posizione, la traiettoria e la direzione del moto della "stella fuggitiva" S5-HVS1 (in rosso) La volta celeste in coordinate galattiche vista da Gaia, con la posizione, la traiettoria e la direzione del moto della "stella fuggitiva" S5-HVS1 (in rosso) Credit: Sergey Koposov / S5 Project

La fuggitiva

 Immaginate una stella biancastra, 2,35 volte più massiccia del Sole, che sfreccia nell'alone galattico meridionale all'incredibile velocità di 1750 km/s, oltre 6 milioni di km orari. Cosa può averla scagliata con tanta violenza da portarla a sfuggire definitivamente alla Via Lattea nel giro di una decina di milioni di anni da oggi?

 Di stelle iperveloci nell'alone galattico abbiamo parlato già in un paio di occasioni; note da una ventina d'anni, normalmente hanno velocità compresa tra 350 km/s e 700 km/s rispetto al sistema di riferimento della Via Lattea e sono quindi destinate a sfuggire alla sua gravità. Secondo un modello proposto da Hills nel 1988, sarebbero state espulse durante violente interazioni ravvicinate di stelle binarie con il buco nero supermassiccio al centro della galassia, denominato Sagittarius A*. In questo meccanismo, c'è un trasferimento di quantità di moto a vantaggio di una delle due stelle, che acquista una grande velocità e riesce ad allontanarsi definitivamente, mentre l'altra viene catturata dalla gravità del buco nero per poi venire eventualmente inghiottita. 

 La stella iperveloce di cui parliamo qui, nota come S5-HVS1, sbaraglia tutti i record precedenti. Essa è situata a circa 9 kpc (29000 anni luce) da noi nella costellazione di Gru ed è stata scoperta da Sergey Koposov, della Carnegie Mellon University, nell'ambito dell'indagine Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5). La misura spettroscopica della sua velocità radiale ha rivelato un moto di allontanamento già notevolissimo,1017±3 km/s. Essendo relativamente vicina a noi, questo ha permesso di misurarne anche la distanza e apprezzarne il moto proprio con il satellite Gaia; la velocità tridimensionale complessiva della stella rispetto al centro galattico è risultata 1755±50 km/s, da 2,5 a 5 volte quella di una tipica stella iperveloce che sta sfuggendo alla Via Lattea e oltre 7 volte quella di una stella che orbita normalmente alla stessa distanza dal centro galattico, circa 28000 anni luce, grossomodo la stessa del Sole.

 I dati di Gaia hanno permesso poi di estrapolare indietro nel tempo la sua posizione e il seguente diagramma mostra in maniera inequivocabile quale sia l'origine della stella. L'ellisse blu indica i'intersezione probabile della traiettoria di S5-HVS1 con il piano galattico qui raffigurato e, come si vede meglio nel riquadro ingrandito in basso a destra, essa abbraccia al suo interno il centro galattico (croce rossa). In verde sono indicate la posizione e l'orbita del Sole nella galassia.

Hypervelocity2c

 Credit: Sergey Koposov  / S5 collaboration - Image improvement: Marco Di Lorenzo

 S5-HVS1 deve avere abbandonato le regioni centrali della Via Lattea a circa 1800 km/s, 4,8  milioni di anni fa; "questa espulsione avvenne quando gli antenati dell'umanità stavano solo imparando a camminare su due piedi", ha detto Koposov. Gli autori dello studio sottolineano che questa è la prima stella iperveloce la cui origine è stata associata con certezza a Sgr-A* ed è anche il primo caso in cui, supponendo che l'origine sia esattamente quella, è possibile fare una misura geometrica indipendente della Via Lattea ed in particolare della distanza e della velocità del Sole rispetto al centro galattico, che risultano in buon accordo con altre stime: 

R0 = 8.12 ± 0.23 kpc ; Vy,⊙ = 246.1 ± 5.3 km/s

 Infine, essi osservano che la traiettoria e il momento di espulsione di S5-HVS1 dal nucleo galattico coincidono con l'orientamento e l'età dell'anello di giovani stelle situato in quella regione, e questa è probabilmente la culla da cui è nata la stella; rimane da chiarire se anche le altre stelle iperveloci vengono da lì e come mai non hanno velocità così elevate, almeno nell'epoca attuale. 

Hypervelocity3

Altre due rappresentazioni artistiche della stella fuggitiva: in alto un fotogramma da un filmato che ne mostra l'allontanamento dalla Via Lattea visto dall'esterno (la posizione del Sole è indicata dal quadrato verde); in basso il momento in cui la coppia originale si è separata, per effetto della gravità di Sgr-A (in basso a sinistra) - Credit: Sergey Koposov (S5 project) / James Josephides (Swinburne Astronomy Productions) -  Processing: Marco Di Lorenzo

Le Iadi invisibili

  Un altro studio che ha fatto tesoro del dati raccolti nel catalogo DR2 è quello realizzato da due gruppi indipendenti (uno tedesco ed uno austriaco) sulle Iadi, il celebre ammasso stellare della costellazione del Toro che è anche il più vicino a noi, soli 150 anni luce di distanza. Le stelle in un ammasso aperto sono caratterizzate da un moto comune nello spazio e quindi lo studio "cinematico" è un criterio efficace per identificare la loro appartenenza all'ammasso anche quando questo, con il passare del tempo, tende a sfaldarsi per effetto di forze mareali esterne e del moto peculiare di ciascuna stella, specialmente quelle di massa più piccola. 

 I due gruppi di ricerca hanno pertanto esteso il raggio di indagine, sfruttando le misure dei moti propri e delle velocità radiali di Gaia e rintracciando membri a una notevole distanza dalle Iadi, probabilmente stelle perse dall'ammasso nel corso di diverse centinaia di milioni di anni. In particolare, è stata provata l'esistenza di due "code di marea", una anteriore che si estende verso di noi e giunge fino a 170 parsec dal centro delle Iadi e una coda posteriore fino a 70 parsec, entrambe mostrate nei due diagrammi in basso dell'immagine seguente. La porzione superiore è invece tratta da un video esplicativo che mostra l'evoluzione temporale e la struttura tridimensionale dell'ammasso.

Gaia Iades

 Credits: S.Jordan,T.Sagrista/Gaia Sky/ESA/Gaia/DPAC - Siegfried Röser et al (2019).

 I due diagrammi in basso sono due viste tra loro ortogonali; il Sole è nell'origine. In rosso  ci sono le stelle nella parte centrale più densa dell'ammasso, in verde quelle nella coda anteriore (leading tail), che lambisce il nostro circondario e in blu la coda posteriore (trailing tail). I punti viola sono stelle che, pur essendo in regioni circostanti (in cui la densità è >2.5 x 10-3 stelle/parsec3, equivalente a una stella in un cubo di circa 24 anni luce di lato), non appartengono cinematicamente alle Iadi. In giallo sono evidenziate le regioni in cui dovrebbero essere posizionate le code mareali, distorte dalla rotazione differenziale, secondo un modello elaborato da Kharchenko e altri nel 2009; esso mostra in buon accordo con queste nuove osservazioni.

 

I futuri cataloghi

 L'estate scorsa raccontammo come, dopo i primi 5 fruttuosi anni di attività scientifica, la missione principale dell'osservatorio astrometrico europeo fosse terminata; come tutti speravano (compresi i progettisti) si è deciso di estenderla, dato che il veicolo continuava a funzionare normalmente e c'era ancora parecchio carburante per le manovre. Per il tipo di studio condotto, in effetti, la durata è essenziale: maggiore è il numero di osservazioni e l'intervallo di tempo da esse abbracciato, migliore sarà la qualità dei cataloghi finali, soprattutto in termini di misure del moto apparente (moto proprio) delle sorgenti celesti.

 In effetti, come qualcuno ricorderà, il primo catalogo astrometrico Gaia DR1, pubblicato nel settembre 2016, era basato su soli 14 mesi di osservazioni, insufficienti a stimare in modo affidabile sia la parallasse che il moto proprio; pertanto, fu necessario ricorrere anche alle misure precedenti del satellite Hipparcos, generando un sotto-catalogo (TGAS) con le distanze e i movimenti di circa 2 milioni di stelle più luminose, ben poco se consideriamo che DR1 elencava già posizione e magnitudine di ben 1,14 miliardi di stelle. 

 La situazione è migliorata decisamente con il catalogo DR2, pubblicato il 25 Aprile 2018 e che elenca i parametri astrometrici completi su ben 1,33 miliardi di sorgenti puntiformi osservate da Gaia in 22 mesi (dal 25/7/14 al 23/5/16); la seguente tabella mette a confronto i due cataloghi.

Confronto

Source: DPAC/ESA - Processing: Marco Di Lorenzo

 Per quest'anno era previsto il rilascio dell'attesissimo Gaia Data Release 3; tuttavia il consorzio DPAC, che si occupa di elaborare l'immensa mole di dati, è in ritardo sulla tabella di marcia ed ha deciso recentemente di separare la pubblicazione in due parti: EDR3 e DR3 vero e proprio. Il primo consisterà di misure astrometriche e fotometriche ancora più precise, poiché dovrebbe abbracciare almeno 4 anni di osservazioni e verrà rilasciato a fine 2020; invece il catalogo completo uscirà nella prima metà del 2021 e conterrà una serie di informazioni aggiuntive preziosissime che elenchiamo di seguito:

  • Classificazione degli oggetti, sulla base della fotometria e degli spettri.
  • Velocità radiale media per le stelle di cui sono disponibili i parametrici atmosferici.
  • Catalogo di stelle variabili (classificazione + fotometria).
  • Oggetti del sistema solare, con circa 100mila nuovi asteroidi (osservazioni ed orbite preliminari).
  • Stelle non singole.
  • Quasars e oggetti estesi (galassie).

 Inoltre, e questa è sicuramente una novità ghiotta, ci sarà un catalogo addizionale, il Gaia Andromeda Photometric Survey (GAPS), con le osservazioni o "serie" fotometriche di TUTTE le sorgenti localizzate entro una distanza di 5,5° dalla galassia di Andromeda, circa 1 milione di oggetti. Questo consentirà di caratterizzare in maniera completa le popolazioni stellari della sorella maggiore della Via Lattea e, a tale scopo, GAIA sta conducendo misure mirate negli ultimi mesi.

 Il GAPS sarà una specie di assaggio del catalogo DR4 che conterrà lo stesso tipo di osservazioni su TUTTA la volta celeste e abbraccerà un intervallo temporale doppio rispetto a DR3. La data per la pubblicazione del catalogo finale è ancora da definire ma è probabile che avverrà intorno alla metà del decennio, mentre le osservazioni di Gaia termineranno alla fine del 2022 (l'estensione attuale si concluderà ufficialmente a fine 2020 e, con tutta probabilità, verrà procrastinata per altri 2 anni). Per finire, un impressionante consuntivo delle osservazioni GAIA aggiornato al primo dell'anno: siamo ormai vicini ai 2000 giorni di osservazioni scientifiche, durante i quali sono stati osservati 130 miliardi di transiti nel piano focale e collezionati 25 miliardi di spettri stellari, per un totale di oltre 68 TB di dati raccolti!

Gaia numbers 20200101

Riferimenti:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20191112
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/491/2/2465/5612212?redirectedFrom=fulltext
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20191220_hyadestails
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2019/01/aa34608-18.pdf
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019A%26A...621L...3M/abstract
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/release

 

 

 

 

Altre informazioni su questo articolo

Read 315 times Ultima modifica Domenica, 19 Gennaio 2020 06:51
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.

Leave a comment

Make sure you enter all the required information, indicated by an asterisk (*). HTML code is not allowed.

Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno

AcquistaLa pubblicazione ripercorre le gesta della missione interplanetaria NASA / ESA / ASI Cassini–Huygens, che esplorò Saturno e le sue lune dal 2004 al 2017. Le principali fasi del progetto, del lungo viaggio durato sette anni e della missione ultradecennale sono raccontate con semplicità e passione allo scopo di divulgare e ricordare una delle imprese spaziali robotiche più affascinanti ideate dall’uomo. Le meravigliose foto scattate dalla sonda nel sistema di Saturno, elaborate e processate dall’autrice, sono parte centrale della narrazione. Immagini uniche che hanno reso popolare e familiare un angolo remoto del nostro Sistema Solare. 244 pagine.

Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno di Elisabetta Bonora

 

Seguici!

Newsletter

Abilita il javascript per inviare questo modulo

Immagine del giorno

NEO news

  • NEO News

    Notizie e aggiornamenti sugli incontri ravvicinati con oggetti potenzialmente pericolosi e sulla loro catalogazione. Ultimo aggiornamento: 25 Gennaio 

Log: Missioni e Detriti

  • Rilevazione di Onde Gravitazionali
    Rilevazione di Onde Gravitazionali

    Stato della rivelazione di probabili Onde Gravitazionali da parte di Virgo e Ligo (aggiornato al 25 gennaio)

  • ISS height
    ISS height

    Andamento dell'orbita della Stazione Spaziale Internazionale.

    Aggiornamento del 23 gennaio [Last update: jan,23]

  • Hayabusa 2 operations
    Hayabusa 2 operations

    Le manovre della sonda giapponese intorno a Ryugu (aggiornato il 9/12/19).

  • HST orbit
    HST orbit

    Hubble Space Telescope orbit monitor.

    Aggiornamento del 23 gennaio [Last update: 23/01].

  • Insight statistics
    Insight statistics

    Meteorologia e numero di immagini trasmesse dal lander geologo [aggiornato al 24/1/20 - Sol 411

  • OSIRIS REx operations
    OSIRIS REx operations

    Le manovre della sonda americana intorno a Bennu (aggiornato il 12/1/20). 

  • Curiosity odometry
    Curiosity odometry

    Statistiche sulla distanza percorsa, posizione, velocità e altezza del rover Curiosity.

    Aggiornato il 25 Gennaio [updated on Jan,25]

HOT NEWS