Nel maggio 2015, un gruppo di astrofili, provenienti da Germania, Belgio e Regno Unito, trovò un sistema stellare che mostrava un comportamento diverso da tutti quelli che avevano fino a quel momento incontrato. Osservazioni successive, guidate dall’Università di Warwick, con uno stuolo di telescopi da terra e dallo spazio [1] hanno rivelato ora la vera natura di questo sistema precedentemente male identificato.
Il sistema stellare AR Scorpii, o AR Sco in breve, si trova nella costellazione dello Scorpione a circa 380 anni luce dalla Terra. È formato da un nana bianca in rapida rotazione [2], di dimensione paragonabile a quella della Terra ma con una massa 200 000 volte maggiore, e da una nana rossa fredda di massa pari a circa un terzo di quella del Sole [3], che orbitano una intorno all’altra ogni 3,6 ore secondo una danza cosmica precisa come un orologio svizzero.
Questo sistema binario però ha un comportamento bizzarro. La nana bianca di AR Sco, con il suo campo magnetico elevato e la rapida rotazione, accelera elettroni a una velocità vicina a quella della luce. A queste energie le particelle schizzano via nello spazio e rilasciano la loro radiazione in un fascio simile a quello di un faro che spazza la superficie della nana rossa, più fredda, facendo diventare il sistema alternativamente più luminoso e più fioco, ogni 1,97 minuti. Questi impulsi poderosi comprendono radiazione a frequenze radio, mai osservata prima d’ora da un sistema con una nana bianca.
Il primo autore dell’articolo, Tom Marsh, del Gruppo di Astrofisica dell’Università di Warwick, ha commentato: “AR Scorpii è stata scoperta più di 40 anni fa, ma la sua natura non è mai stata nemmeno sospettata finchè non abbiamo iniziato a osservarla nel 2015. Fin dall’inizio dell’osservazione ci siamo resi conto che stavamo osservando qualcosa di straordinario“.
Le proprietà di AR Sco sono uniche, ma anche misteriose. La radiazione emessa in una banda molto larga di frequenze indica emissione dovuta a elettroni accelerati da un campo magnetico, cosa che può essere spiegata dalla nana bianca rotante. La sorgente degli elettroni rimane comunque misteriosa – non è chiaro se sia associata alla nana bianca stessa o alla compagna più fredda.
AR Scorpii fu osservata per la prima volta all’inzio degli anni ’70 e le sue fluttuazioni periodiche di luminosità, ogni 3,6 ore, portarono alla classificazione, incorretta, di una singola stella variabile [4]. La vera sorgente delle variazioni di luminosità di AR Sco è stata scoperta grazie agli sforzi combinati di astrofili e astronomi professionisti. Un comportamento simile, con evidenza di pulsazioni, era stato osservato in precedenza, ma solo da parte di stelle di neutroni – tra gli oggetti celesti più densi noti nell’Universo – e non di nane bianche.
Boris Gänsicke, sempre dell’Università di Warwick e coautore del lavoro, conclude: “Conosciamo le pulsazioni delle stelle di neutroni da quasi cinquant’anni e alcune teorie hanno predetto che le nane bianche potrebbero mostrare un comportamento simile. È emozionante aver scoperto un tale sistema. Inoltre è la dimostrazione di quali fantastici risultati possono ottenere astronomi amatoriali e professionisti lavorando insieme.“
Note
[1] Le osservazioni alla base di questa ricerca sono state svolte con: il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, al Cerro Paranal in Cile; i telescopi William Herschel e Isaac Newton dell’ING (Isaac Newton Group of telescopes) sull’isola spagnola di La Palma nelle Canarie; ATCA (Australia Telescope Compact Array) all’Osservatorio Paul Wild di Narrabri, Australia; il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA; il satellite Swift della NASA.
[2] Le nane bianche si formano al termine del ciclo di vita di stelle di massa fino a otto volte quella del Sole. All’esaurimento della fusione dell’idrogeno nel nucleo della stella, i cambiamenti interni si riflettono in una drammatica espansione in gigante rossa, seguita da una fase di contrazione in cui gli strati esterni della stella vengono soffiati via in vaste nubi di gas e polvere. Ciò che rimane al centro è una nana bianca, di dimensioni pari a quelle della Terra ma 200 000 volte più densa. Un cucchiaino della materia che compone una nana bianca peserebbe quanto un elefante sulla Terra.
[3] Questa nana rossa è una stella di tipo M. Sono le stelle più comuni nel sistema di classificazione di Harvard, che usa delle lettere per raggruppare le stelle a seconda delle caratteristiche spettrali. La sequenza delle classi, un pò astrusa, è: OBAFGKM, che in inglese viene ricordata con la frase menmonica “Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me.”
[4] Una stella variabile è una stella la cui luminosità, come osservata dalla Terra, mostra delle variazioni. Le fluttuazioni possono essere dovute al fatto che proprietà intrinseche della stella stessa variano, per esempio alcune stelle si espandono e si contraggono in modo significativo. Potrebbero però anche essere dovute a un altro oggetto che regolarmente eclissa la stella. AR Scorpii era stata erroneamente classificata come una singola stella variabile, mentre ora sappiamo che la sua variabilità regolare è dovuta alle due stelle in orbita.
