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Grazie agli astronomi, ora possiamo “ascoltare” le stelle

08 giugno 2020
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Le stelle restano in gran parte un mistero. Quello che sappiamo di loro, infatti, deriva quasi esclusivamente dallo studio della luce che emettono. Oggi, però, ad aprire nuove prospettive di approfondimento arriva una ricerca pubblicata di recente su Nature a cui hanno partecipato ben 36 scienziati, incentrata su un particolare sottogruppo di stelle, chiamate δ Scuti, che fanno parte della costellazione dello Scudo, producono pulsazioni regolari e per questo sono chiamate anche “variabili δ Scuti”. Grazie alle recenti scoperte, queste pulsazioni possono essere misurate e analizzate per studiare la struttura degli astri stessi: si tratta quasi di una musica naturale che offre indizi sulla composizione interna delle stelle. Oggi siamo in grado di ascoltarla.

Le δ Scuti sono una tipologia di stelle pulsanti di massa intermedia, i cui spettri di pulsazioni ad elevata frequenza fino a questo momento non erano stati identificati; il recente studio, però, individua finalmente le sequenze regolari dei modelli di pulsazione di questo gruppo di stelle, dalle quali si possono ricavare importanti informazioni sulla struttura interna e sull’età degli astri, dati fondamentali per la conoscenza dei corpi celesti e della galassia. Lo strumento grazie al quale questo è possibile è l’astrosismologia (o asterosismologia), cioè la scienza che studia la struttura interna delle stelle pulsanti a partire proprio dall’interpretazione delle loro pulsazioni e del loro spettro. Questa disciplina, quindi, permette in un certo senso di guardare dentro le stelle ascoltandole, basandosi cioè sull’identificazione di sequenze di pulsazioni, che vengono poi sovrapposte ai modelli teorici sviluppati in precedenza.

Le pulsazioni sono provocate da uno sbilanciamento tra la gravità e la pressione del gas all’interno delle stelle; quando questi due elementi in competizione sono bilanciati, la stella è in equilibrio, mentre quando non lo sono questa si espande o si contrae, con caratteristiche oscillazioni periodiche che risultano nelle pulsazioni, proprio come le onde sonore che costituiscono la musica prodotta da uno strumento musicale. L’astrosismologia, che “ascolta” le stelle studiando tali pulsazioni, si basa su principi analoghi a quelli della sismologia, che studia le interferenze prodotte dai terremoti nella struttura interna del nostro Pianeta.

I maggiori passi avanti nelle ricerche in questo campo sono stati fatti, nel corso di decenni, soprattutto grazie alle missioni spaziali CoRoT dell’agenzia spaziale francese, con l’obiettivo di rilevare misurazioni di astrosismologia; Kepler, con l'obiettivo di cercare, grazie all’omonimo telescopio spaziale, pianeti simili alla Terra in orbita attorno a stelle che non fossero il Sole, e TESS, il programma Transiting Exoplanet Survey Satellite, per individuare pianeti extrasolari. Queste missioni hanno permesso di rilevare lunghe e uniformi curve luminose, i cui dati sono poi stati applicati con successo, tramite l’astrosismologia, a migliaia di stelle di diversi tipi, anche con strutture interne diverse. L’analisi è stata replicata per diverse tipologie di stelle pulsanti, tra cui le giganti rosse, le nane bianche e le stelle di grande massa. Ma non per le δ Scuti.

Fino ad oggi, infatti, queste erano rimaste un’eccezione. In queste stelle, che hanno una massa leggermente più grande del Sole, ma una struttura interna diversa, è stato individuato un ampio numero di frequenze, cosa che apparentemente le rendeva il target ideale dell’astrosismologia. Il problema era che i modelli teorici non predicevano strutture di frequenze regolari, che invece gli scienziati hanno oggi individuato: secondo i modelli teorici, infatti, gli spettri di frequenze delle stelle con basse velocità di rotazione sono meno complessi di quelli con velocità maggiori, cosa che rende più facile individuare l’andamento e la struttura delle loro frequenze; per questo i ricercatori non solo hanno individuato queste strutture, ma hanno anche associato le frequenze alle corrispondenti pulsazioni. Oggi, finalmente, anche per le δ Scuti abbiamo a disposizione un modello identificativo non ambiguo per una campionatura relativamente ampia e uniforme di questo tipo di astri. Ed è così che ora è possibile ascoltare la loro musica.

L’idea che le stelle producano una propria musica, però, non è del tutto nuova. Un’intuizione in questo senso l’aveva avuta addirittura Pitagora, il celebre filosofo, matematico e astronomo greco, che, nel Sesto secolo a.C., pensava che i movimenti di tutti i corpi celesti producessero delle vibrazioni, un suono continuo non percettibile dall’orecchio umano, ma che influenzava la vita sulla Terra. La cultura greca, d’altronde, paragonava l’universo a una scala musicale nella quale l’armonia complessiva era assicurata dal Sole. Queste affascinanti teorie non hanno mai smesso di intrigare gli scienziati, tanto che lo studioso turco Burak Ulas dell’Izmir Turk College Planetarium nel 2015 ha pubblicato una ricerca dedicata proprio allo studio delle pulsazioni di una stella, la Y Cam A, dalle cui oscillazioni ha ricavato i corrispondenti accordi musicali, che ha associato poi all’accompagnamento di un pianoforte, per ottenere così una vera e propria composizione, che ha intitolato Awkward Keystrokes of Y Cam.

Non si tratta, però, solo di curiosi esercizi fini a se stessi: gli scienziati continueranno a indagare le δ Scuti, non solo per capire meglio la fisica di questo particolare gruppo di astri, ma anche per usarle come traccia per stimare l’età di ammassi stellari o di giovani stelle della nostra galassia. “Ascoltare” le stelle, quindi, aiuterà anche a imparare di più sull’evoluzione della Via Lattea. Di certo le ricerche non finiscono qui: anzi, la “musica” degli astri apre nuove vie.

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