COROT e i terremoti stellari

Che cosa ha visto COROT?

COROT è riuscito a identificare variazioni di luce in stelle diverse dal Sole, dovute – è questo l’aspetto importante – a oscillazioni degli strati più esterni, generate da onde sonore che si propagano all’interno delle stelle. Tecnicamente il fenomeno è simile ai terremoti: anche i nostri terremoti, per quanto questo aspetto non sia molto noto presso il grande pubblico, producono onde acustiche che si propagano negli strati interni della Terra.

COROT, che percorre un’orbita polare a circa 896 km di quota, è dotato di un telescopio relativamente piccolo, appena 27 centimetri di diametro, ma è dotato di rivelatori molto efficienti che lo mettono in grado di rilevare piccolissime variazioni di luminosità.

Inoltre COROT osserva un numero relativamente limitato di stelle per lunghi periodi di tempo. Le tre stelle che hanno manifestato dei sismi sono state osservate per circa 60 giorni nel caso di HD49933 e per ben 156 giorni nel caso di HD181420 e HD181906. Il problema maggiore, naturalmente, sta nel distinguere il contributo delle oscillazioni sismiche tra le tante, piccole, variazioni di luminosità che caratterizzano l’emissione di una stella.

Il fenomeno dei sismi stellari era già noto nel Sole, ed è uno delle tecniche che permette di indagare gli interni del Sole stesso.

In generale si può dire che questa tecnica permette di “vedere” all’interno del Sole, un po’ come lo studio delle proprietà delle onde sismiche sulla Terra permette di fare alcune deduzioni sulla composizione della Terra stessa. Per esempio, sappiamo che le onde trasversali non possono propagarsi in un mezzo fluido come il magma terrestre. Storicamente questo ci ha permesso di indagare sulla composizione del nostro pianeta.

In generale essere in possesso di strumenti che ci permettono di “vedere” dentro le stelle è di vitale importanza e il Sole, da questo punto di vista, è a tutti gli effetti l’unico laboratorio stellare che abbiamo, per così dire, a portata di mano. Letteralmente. Basti pensare che il Sole dista dalla Terra appena 150 milioni di kilometri, una distanza che la luce supera in circa 8 minuti e 20 secondi. Escluso il Sole, la stella più vicina alla Terra è Proxima Centauri: la luce impiega ben 4 anni a superare la distanza che ci separa da questa stella.

Quando osserviamo la galassia di Andromeda, una delle galassie più vicine alla Via Lattea, stiamo raccogliendo luce emessa circa 2,3 milioni di anni fa, tanto è il tempo che la sua immagine, trasportata, dalla luce, impiega a superare la distanza che ci separa. Questo per dire che la vicinanza della Terra al Sole è incomparabile: ci permette, oltre che di vivere, anche di studiare la nostra stella con un dettaglio che non ha eguali, né potrà mai averne. Lo studio dettagliato del Sole ci permette di indagare fenomeni analoghi in altre stelle, che permettono di migliorare la nostra conoscenza complessiva degli astri e, dunque, dell’Universo.

Ma come si generano i sismi stellari?

L’energia solare viene prodotta dalle reazioni termonucleari, in una zona molto interna, che raggiunge temperature di circa 15 milioni di gradi e densità cento volte maggiori di quella dell’acqua. Il sole è luminoso perché parte di questa energia viene trasportata negli strati più esterni e viene poi rilasciata sotto forma di luce.

Il modo con il quale l’energia viene trasportata verso l’esterno dipende dalle condizioni fisiche dei vari strati del sole. Schematicamente, siamo certi che per un tratto interno al Sole l’energia viene trasportata principalmente da un’intensissima radiazione luminosa. In una parte più esterna, diciamo a partire dal 70% del raggio del Sole in poi, il flusso di energia è tale da mettere in moto anche il gas che costituisce la nostra stella: assorbendo la luce proveniente dall’interno, si creano vere e proprie bolle di gas caldissimo, che risale in superficie, un po’ come le bolle di aria calda che condizionano il tempo meteo o, se vogliamo, le bolle all’interno di una pentola sul fuoco.

Quando le bolle di aria calda arrivano in zone più fredde, quasi in superficie, si espandono e rilasciano l’energia trasportata. Quindi, volendo trovare un’immagine forte, potremmo dire che tutti gli strati esterni del Sole sono in ebollizione. Questo meccanismo determina instabilità degli strati esterni, che si manifestano in vere e proprie onde sonore globali. Queste, a seconda della frequenza, riescono ad attraversare zone diverse dell’interno del Sole.

Infine, le vibrazioni globali del sole si manifestano in superficie con oscillazioni di temperatura e di luminosità. La cosa interessante è che le oscillazioni periodiche misurabili dipendono dalla costituzione dell’interno delle stelle: osservare le loro frequenze e intensità ci dà dunque ‘accesso’ all’interno delle stelle, che sarebbe altrimenti, di fatto, insondabile.

La ricerca dei “terremoti” stellari non è l’unico compito di COROT, che è stato progettato anche per approfondire la ricerca di nuovi pianeti che ruotino intorno a stelle diverse dal Sole. Quali sono gli aggiornamenti su questo argomento?

Con gli strumenti di cui è dotato, sensibili a piccole variazioni di luminosità, COROT è in grado di identificare pianeti che si muovo intorno alla stella madre. Queste due condizioni, grandezza del pianeta e vicinanza alla stella, fanno sì che il passaggio del pianeta sul disco della stella provochi una variazione di luminosità sufficiente da essere identificata.

L’ultimo dei pianeti identificati da COROT (denominato COROT-exo-3b) ha caratteristiche un po’ diverse da quelle che finora si supponevano: ha una massa 20 volte superiore a quella di Giove, impachettata in un volume del tutto paragonabile a quello del gigante del nostro Sistema Solare. Impiega appena 4 giorni e 6 ore a ruotare intorno alla propria stella, che è leggermente più grande del Sole.

La sua massa è piuttosto singolare: finora erano stati scoperti pianeti con masse dell’ordine di 12 volte quella di Giove oppure con masse oltre 70 volte superiori. In quest’ultimo caso, si trattava di vere e proprie stelle mancate, le cosiddette nane brune.

Ora, la scoperta di COROT obbliga a ripensare la classificazione fra pianeti giganti e nane brune: il che non è solo un problema di terminologia o denominazione, ma nasconde la necessità di una comprensione più profonda dei meccanismi che portano alla formazione di stelle e pianeti.

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas, Stefano Masi, Marco Dedola si alternano nel discutere con il giornalista scientifico che collabora con l'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Dieter.Isakeit@esa.int.