Non era mai successo nella storia dell’astronomia che la massa di una stella nana bianca venisse misurata fuori da sistemi binari. Hubble lo ha fatto ora per la prima volta scrutando la solitaria LAWD 37. Grazie a un’osservazione unica nel suo genere, basata sul fenomeno del microlensing gravitazionale, il telescopio spaziale ha rivelato che la nana bianca ha una massa pari al 56% di quella del nostro Sole.
Questo successo è stato ottenuto dai ricercatori anche grazie al supporto fondamentale dell’osservatorio spaziale Gaia dell’Esa.
La ricerca, i cui risultati sono pubblicati su Mnras, concorda con le precedenti previsioni teoriche sul rapporto massa-raggio per le nane bianche e allo stesso tempo offre spunti fondamentali sull’evoluzione di queste stelle degenerate.
Fino a oggi misurare direttamente la massa di una nana bianca, ossia il nucleo superstite di una stella degenerata simile al Sole, rappresentava una sfida impossibile per quelle isolate. Le masse di queste stelle, grandi quanto la Terra e fortemente dense, sono state finora ottenute solo nel caso di sistemi stellari binari. Analizzando il moto di due stelle co-orbitanti, difatti, è sufficiente la fisica newtoniana per ottenere il dato ricercato. Una misurazione che, però, soffre di una certa approssimazione: se una delle due compagne ‘viaggia’ su un’orbita di lungo periodo, per esempio centinaia o di migliaia di anni, la traiettoria orbitale misurabile dai telescopi diventa solo un piccolissimo campione dell’orbita totale, generando così non poca incertezza.
Questo grafico mostra come il microlensing sia stato utilizzato per misurare la massa di una stella nana bianca. La linea blu ondulata traccia il movimento apparente della nana attraverso il cielo visto dalla Terra. Passando accanto alla stella di sfondo più debole, il campo gravitazionale della nana ha deformato lo spazio. Questa deviazione è stata misurata con precisione dalla straordinaria risoluzione di Hubble. Crediti: Nasa, Esa, Peter McGill (Uc Santa Cruz, IoA), Kailash Sahu (STScI); elaborazione immagini: Joseph DePasquale (STScI)
Nel caso della solitaria LAWD 37, nana bianca a soli 15 anni luce di distanza da noi, i ricercatori si sono affidati al fenomeno del microlensing gravitazionale. Previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein, questo fenomeno agisce su alcune regioni dell’universo come una grande lente: la luce di stelle lontane viene infatti deviata quando lo spazio subisce una deformazione per mano di dense masse gravitazionali che abitano la regione osservata. Questa lente cosmica deforma quindi lo spazio così come l’immagine e la posizione della stella o della galassia di fondo
Nel recente lavoro, i ricercatori hanno utilizzato Hubble proprio per misurare con la massima precisione il modo in cui la luce proveniente da una stella lontana si è piegata intorno alla nana bianca LAWD 37. Hubble ha dunque rilevato, nel corso di diversi anni, come la posizione apparente della stella di sfondo sia stata temporaneamente deviata durante il passaggio della nana bianca, effetto dal quale è stata poi ricavata la massa di LAWD 37: maggiore è la deviazione temporanea e infinitesimale dell’immagine della stella di fondo, più massiccia è, infatti, la stella in primo piano.
«Questi eventi sono rari e gli effetti sono minuscoli – afferma Peter McGill, autore principale dell’articolo – Per esempio, la dimensione del nostro spostamento misurato è come se misurassimo la lunghezza di un’auto sulla Luna vista dalla Terra».
I ricercatori hanno potuto prevedere che questa sorta di allineamento tra LAWD 37 e la stella di fondo in direzione di Hubble accadesse nel novembre 2019 grazie alle previsioni permesse dal telescopio Gaia di Esa, missione che vede il fondamentale contributo italiano. L’osservatorio europeo traccia con straordinaria precisione quasi 2 miliardi di posizioni stellari, permettendo così di conoscere in anticipo i movimenti incrociati di diverse stelle.
Una volta saputo quando e dove puntare Hubble, i ricercatori hanno dovuto superare la vera sfida: estrarre dal bagliore della nana bianca in primo piano la luce debole della lontana stella di fondo, 400 volte meno luminosa di LAWD 37. Questo è stato il vero merito di Hubble, successo ottenuto grazie alla sua capacità di effettuare osservazioni ad alto contrasto in luce visibile.
Questi allineamenti potranno essere indagati ora con maggiore efficacia dal telescopio spaziale James Webb, il potente successore di Hubble. Il suo sguardo all’infrarosso rende, infatti, ancora più luminosa la luce di una stella di sfondo nel bagliore blu di una nana bianca in primo piano, che appare nella luce infrarossa, al contrario, molto più debole.
Immagine in evidenza: Illustrazione artistica che mostra come la gravità di una stella nana bianca in primo piano deforma lo spazio e piega la luce di una stella lontana alle sue spalle. Crediti: Nasa, Esa, Ann Feild (STScI)
