La struttura interna del Sole

Una melodiosa vibrazione, un basso continuo affascinante che contiene informazioni preziose sulla struttura interna degli astri: è il mondo in pieno sviluppo della “astrosismologia”, la scienza che studia le “armoniche” delle onde sonore all’interno delle stelle e che rappresenta una delle più innovative tecniche diagnostiche per indagare le regioni più profonde del nostro e di altri soli.

Già, perché le stelle, oltre a ruotare, vibrano come membrane elastiche, scosse da continui e pulsanti “stellamoti” simili ai fenomeni sismici del pianeta Terra.

Le prime misure risalgono agli anni ’60, quando venne per la prima volta misurata l’oscillazione della superficie solare, con periodo di cinque minuti. Turbolenza e convezione nel plasma caldo degli strati esterni della nostra stella provocano fenomeni ondulatori che si trasmettono fino alla superficie, facendola risuonare come una vera e propria campana a frequenze caratteristiche, determinate dalla struttura interna dell’astro e dalle proprietà fisiche del mezzo.

Da più di otto anni la missione dell’ESA SOHO segue questo “palpito” con successo e in straordinario dettaglio, accumulando informazioni su nucleo e strati circostanti, zone altrimenti inaccessibili all’indagine diretta. In questo decennio abbiamo dunque sottoposto a test molto stringenti la nostra conoscenza della struttura solare, scoprendo ad esempio che il nocciolo in cui avvengono le reazioni nucleari è più freddo di quanto ci si aspettasse, e la temperatura alla base della zona convettiva sensibilmente più alta.

Lo spettrografo HARPS

L’ovvio passo successivo, una sfida tecnicamente sofisticatissima, è quello di applicare le tecniche dell’eliosismologia ad altre stelle, allargando gradualmente il campo di indagine all’intero dominio dell’evoluzione stellare. Astri di tipo solare, che comprendiamo discretamente, ma anche giganti gassosi, o piccoli oggetti degeneri come le nane bianche, o particolari categorie di variabili come le cosiddette “delta Scuti”.

All’inizio del XXI secolo questo sogno sembra essere divenuto pienamente realizzabile, nonostante la difficoltà delle misure dovute all’enorme distanza degli oggetti e alla impossibilità di risolvere dettagli della loro superficie. La prima osservazione di successo risale al 1994, nel caso della stella Eta Bootis, ma è solo a partire dal 1999 che la spettroscopia con telescopi terrestri consente di avere la certezza della natura delle pulsazioni osservate.

Grande rilevanza hanno i contributi del gruppo di ricerca franco-svizzero, che con lo strumento CORALIE al fuoco del telescopio Euler a La Silla in Cile riescono ad individuare vibrazioni in Alpha Centauri e poi in Xi Hydrae nel 2002. La pulsazione del primo oggetto si rivela pienamente compatibile con la fenomenologia solare sulla scala dei minuti, ma il secondo, un gigante dieci volte più grande e sessanta volte più luminoso, sembra proprio comportarsi come un “sub-woofer” cosmico, con periodi di vibrazione molto più lunghi, dell’ordine delle tre ore.

Siamo naturalmente solo all’inizio dell’avventura, un’avventura che si preannuncia entusiasmante e che è già sul punto di raggiungere risultati di gran lunga migliori sul piano qualitativo grazie al nuovo spettroscopio HARPS ospitato all’ESO, realizzato da un consorzio condotto dal Professor Michel Mayor dell’Università di Ginevra e a cui partecipa tra l’altro anche l’Istituto di Fisica dell’Università di Berna. Lo strumento ha visto la sua prima luce solo qualche mese fa ed è in grado di rilevare onde sismiche della velocità di appena un metro al secondo.