Categorie: Sequenza principale Sole
Tags: brillamenti flare nane rosse sistema doppio
Scritto da: Vincenzo Zappalà
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Attenzione a Rosetta! **
Voi sapete quanto sia affezionato alle nane rosse (la Rosetta del mio libro di divulgazione) e quanto mi dispiaccia che vengano spesso considerate stelle di serie B. In fondo, servono poco all’economia del Cosmo e prima di rilasciare qualcosa (molto poco) sono capaci di vivere per decine se non centinaia di miliardi di anni. Però, quando vogliono farsi sentire, ci riescono molto bene. Grande Rosetta!
Le nane rosse sono stelle spesso considerate buone mamme per un sistema solare abitato. Sappiamo, però, che esistono vari problemi causati dalle forze mareali che potrebbero far volgere al pianeta sempre la stessa faccia verso la stella. Inoltre, si dice, che siano mamme un po’ nervose… Non ne siamo sicuri del tutto, ma abbiamo appena avuto la prova che in gioventù possono diventare veramente terribili. Fortunatamente, vivono molto a lungo, ma riuscire a sopravvivere alle loro crisi giovanili non è molto facile. Non parliamo poi se vivono in coppia, come DG Canum Venaticorum (DG CVn, per gli amici).
Il sistema binario è formato da due nane rosse estremamente giovani (non più di una trentina di milioni di anni). Non è facile osservare nane rosse se non sono molto vicine a noi, dato che sono estremamente deboli. Tuttavia, la giovane coppia si trova a solo 60 anni luce e quindi è un target molto favorevole. Come detto prima, ci si aspettava qualche fenomeno un po’ violento, ma mai come quello che è stato osservato.
Facciamone un po’ la storia… ne vale la pena. Normalmente un flare stellare, ossia un brillamento capace di riversare una notevole energia dalla superficie stellare verso lo spazio è cosa normale anche per il nostro Sole. Tuttavia, quello che si è visto nell’aprile 2014 nella coppia di “Rosette” ha ridicolizzato qualsiasi gesto di nervosismo solare: il “superflare” ha raggiunto una temperatura di 200 milioni di gradi, 12 volte quella che esiste al centro della nostra stella! In poche parole, la potenza del flare della giovane nana (non si sa quale delle due, ma conta poco) è stata 10000 volte superiore alla più potente che il Sole abbia mai avuto nella storia dell’uomo.
Le due stelline (1/3 della massa solare ciascuna) sono molto vicine (circa un’Unità Astronomica) e quindi non facilmente separabili. Dobbiamo anche ammettere una colpa degli scienziati che studiano i flare stellari: il sistema DG CVn non era tra quelli considerati particolarmente importanti, dato che non ci si aspettava niente di particolarmente violento. E invece, accidenti che botta!
Cosa ci fa una coppia di nane rosse così vicina al Sole? In realtà, quasi tutte le stelle che stanno entro cento anni luce da noi sono stelle di mezz’età, dato che probabilmente sono nate nello stesso periodo da una sola gigantesca nube galattica. Tuttavia, qualche migliaio di nane rosse (stelle particolarmente interessate ai viaggi… con la lunghissima vita che hanno davanti) sono arrivate nella nostra zona provenendo da regioni anche lontane. Sappiamo che le stelle, oltre al moto comune attorno al centro della galassia, hanno il permesso di muoversi un po’ a casaccio. Piccole deviazioni che mischiano diverse “etnie”, ma che non interferiscono con il movimento generale attorno al signore e padrone, ossia il buco nero centrale. Sapete anche che più le stelle sono piccole e più sono numerose… Le nane rosse le possiamo, però, vedere solo se ci arrivano relativamente vicine. Non parliamo poi delle nane brune che devono praticamente sbatterci contro al naso! E anche qualche nana bianca molto vecchia.
Cosa succede quando avviene un flare? Il processo è simile per tutte le stelle. In una certa zona, il campo magnetico subisce una distorsione e/o un attorcigliamento. In qualche modo viene concentrata molta energia. Immaginiamo che capiti qualcosa di simile a un allungamento di un elastico o un suo annodamento. Si accumula energia che, se si esagera a “tirare”, può portare alla rottura dell’elastico o a un suo ritorno alle condizioni iniziali, ossia a una vera esplosione di energia (vi siete mai presi un elastico in faccia? Io sì e non è piacevole). Lo stesso capita al campo magnetico così stirato e deformato. Prima o poi si “rompe” (in realtà, si rimette in condizioni normali) e rilascia tutta l’energia accumulata. Questo processo rapido e violento causa un’emissione altrettanto violenta di radiazione elettromagnetica (ricordiamo che un campo magnetico è strettamente collegato a un campo elettrico… Maxwell insegna…) che copre tutte le lunghezze d’onda dalle più corte, o quasi, (raggi X) alle più lunghe (onde radio).
Alle 5:07 del 23 aprile 2014 l’emissione X proveniente dalla coppia ha messo in allerta il satellite Swift (predisposto a “sentire” eventuali forti e anomali gesti di nervosismo stellare). Sono bastati pochi secondi per capire che il fenomeno valeva la pena di essere seguito nei dettagli. L’intero strumento si è diretto verso la sorgente di quel flare. Immediatamente sono stati avvertiti tutti i telescopi terrestri interessati a questo tipo di fenomeni. L’avviso diceva: “Tutti al proprio posto, sembra che stia capitando qualcosa di molto grosso!” Circa tre minuti dopo il primo segnale, il flare è diventato talmente potente da essere, nell’X, più luminoso di quanto non fosse, in condizioni normali, il sistema nell’intero intervallo di lunghezze d’onda.
Nel visibile e nell’ultravioletto la coppia ha aumentato la propria luminosità di 10 e 100 volte, rispettivamente. Insomma, qualsiasi flare solare non poteva che vergognarsi di fronte a quanto mostrato dalla giovane coppia di “Rosette”. Cerchiamo di fare un confronto. Le esplosioni solari più potenti (e a dir poco straordinarie) vengono classificate con la lettera X (proprio tenendo conto dell’altissima emissione nei raggi X). Dopo la lettera si inserisce un numero che sale con la violenza dell’esplosione. La più potente mostrata dal Sole si riferisce al 2003 e ha raggiunto il livello X45. Mi sembra di sentire sogghignare la nostra giovane coppia. La loro esplosione sarebbe classificata X100 000! Niente male eh? Non chiedetemi cosa succederebbe alla Terra se il Sole decidesse di imitare DG CVn. Meglio non pensarci e continuare a credere che cose del genere non dovrebbero più capitare a una stella gialla di mezz’età. In ogni modo… speriamo che il Sole non se ne sia accorto, con queste stelle non si può mai stare tranquilli... (tuttavia è probabile che riusciremo a stare tranquilli per un po', visto che il nostro Sole sta iniziando un periodo di minimo che si prevede essere particolarmente... minimo!)
Ce ne sarebbe già d’avanzo per consegnare una bella medaglia alla nostra coppia. Ma, lei non si è fermata! Ha voluto stravincere… Tre ore dopo il primo flare, la stessa situazione si è ripetuta raggiungendo una potenza analoga alla prima. Questo “bis” capita spesso anche nel Sole e si pensa vi sia proprio una connessione tra due “elastici”. Il rilascio di uno può causare un evento analogo in una zona anche distante.
Ve la faccio breve. Negli undici giorni seguenti, le esplosioni sono continuate, anche se su scala minore. Proprio come una serie di terremoti di assestamento dopo quello devastante. In fondo anche un elastico molto tirato ci mette del tempo a ritornare completamente in quiete. Pensate, poi, se l’elastico è un campo magnetico… Solo venti giorni dopo, la calma era tornata nella coppia. Un litigio tra moglie e marito? Un diverbio sull’orbita di un qualche pianeta in via di formazione? Non sappiamo, ma sicuramente un litigio che ha fatto epoca!
Tornando a essere più seri, chiediamoci: “Com’è possibile che una stella con una massa pari a 1/3 di quella del Sole possa causare un episodio così macroscopico?”. La chiave di tutto dovrebbe essere nella rotazione della stella. Più la essa è rapida e più s’intensifica il campo magnetico e più le sue distorsioni diventano energetiche. La stella in questione ruota più velocemente del Sole di almeno 30 volte. E’ una situazione abbastanza normale per le stelle giovani. Anche il nostro Sole ruotava più velocemente da giovanissimo e avrà sicuramente mostrato esplosioni non indifferenti. Fortunatamente, la vita non era ancora molto evoluta… anche se -forse- i primissimi tentativi ne sono stati influenzati (magari anche in senso positivo, chissà mai…). Normalmente il momento angolare di rotazione si trasferisce in momento di rivoluzione e la velocità si reduce (lo abbiamo visto per il sistema Terra-Luna, ma non solo).
Conclusione? Le nostre due “Rosette” sono state inserite nell’elenco degli oggetti da essere seguiti con alta priorità. E’ proprio vero che se vuoi farti sentire (quando sei piccolo e quasi invisibile) devi metterti a URLARE!
QUI e QUI altri esempi di nane rosse piuttosto inquiete!
Ma le stelle di tipo solare sono tranquille o no? Ne parliamo QUI
20 commenti
Ciao Enzo.
Avevo una domanda, però mi hai tarpato le ali subito scrivendo direttamente nella notizia di non chiedere ed io non lo farò.
Ringrazio comunque per il bellissimo articolo.
Mi associo a Michael, però, accidenti quante curiosità ....
Un abbraccio.
Ti mando una serie di ... sorrisacci, ovvero una serie di sorrisi di ... Fibonacci!
Però... non me ne ero mai accorto, ma la sequenza sembra disegnare una funzione logaritmica che tende asintoticamente a 0. Mumble ... mumble ... devo approfondire
ma no... io scherzo! Continuate pure a chiedere (con moderazione...)
Però state tranquilli che il Sole non farà mai cose del genere (per qualche miliardo di anni o magari un po' meno...)
Nessuna sorpresa dunque Enzo, altrimenti penso proprio che ciò che accadrebbe a satelliti, antenne,centrali elettriche ecc. sarebbe l'ultimo dei pensieri , sempre che si faccia intempo ad averne di pensieri.
Caro Enzo,
siccome hai accennato al principio di conservazione del momento angolare avrei da sottoporti la seguente considerazione.
Il moto rotatorio (anche quello uniforme) è un moto accelerato visto che la variazione di direzione del vettore velocità circolare (il cui modulo è costante nel moto circolare uniforme) rappresenta di fatto un'accelerazione. Accelerazione vuol dire forza: mantenere un moto circolare uniforme immutato nel tempo vuol dire attingere ad una forza che lo alimenti di continuo.
Immaginiamo un oggetto, diciamo una stella, in rotazione intorno ad un suo asse: non ci sono altri corpi celesti con cui scambiare momento angolare, non ci sono moti di rivoluzione. Si tratta insomma di un sistema isolato.
Un oggetto in queste condizioni, non avendo forze agenti, dovrebbe quindi veder diminuire costantemente il suo momento angolare: ma - e qui sta l'inguacchio - dove viene trasferito il momento angolare perduto?
E' proprio assurdo pensare che sia trasferito allo spazio-tempo circostante? in fondo lo spazio-tempo è alterato dalla rotazione di un corpo celeste essendo posto anch'esso in rotazione.
Questo meccanismo - se non ho costruito un grattacielo di scemenze - dovrebbe operare sempre, anche nei casi di sistemi multipli i cui componenti si scambiano momento angolare.
In conclusione i principi di conservazione - compreso quello dell'energia - andrebbero considerati in senso più ampio. Mi interessa qui l'aspetto concettuale, meno quello quantitativo: può essere che questo trasferimento al vuoto/vacuo sia minimo ma considerare i principi di conservazione nel modo "comune" non è concettualmente scorretto?
Anche nel caso del principio di conservazione dell'energia di due oggetti che cadono l'uno verso l'altro si considera il solo gioco di scambi tra energia cinetica e potenziale del sistema: non dovrebbero valere le stesse considerazioni che ho fatto per il momento angolare?
Sono da ricovero?
caro Alvy,
temo tu faccia un po' di confusione.
Ti sei dato la risposta da solo: "mantenere un moto circolare uniforme immutato nel tempo vuol dire attingere ad una forza che lo alimenti di continuo.". Questo è proprio quello che capita dato che la forza esiste ed è quella centripeta (ossia quella gravitazionale). Il momento angolare si conserva per sempre se non agiscono forze esterne al sistema. Ma qui non ce ne sono, ce n'è sempre una soltanto!
Non molto diverso è il problema di un sistema binario. La forza è sempre una sola e quindi il momento angolare si conserva nuovamente. Niente viene a disturbare il sistema. Tuttavia, la gravità reciproca innesca la marea (un suo effetto del secondo ordine). La marea tende ad allontanare il satellite o quello che è. Cresce il momento d'inerzia e deve quindi rallentare il periodo di rivoluzione, proprio per conservare il momento angolare. Ciò che capita a una pattinatrice su ghiaccio... E' una trattazione semplicistica che andrebbe analizzata nei vari dettagli (l'ho già affrontato in altri articoli).
Giusto Enzo, la forza gravitazionale è sempre là!!!
Allora, nel caso delle pulsar che rallentano la loro rotazione nel tempo (l'allungamento del periodo di "pulsazione" credo sia interpretato così) cosa accade? Il momento angolare è forse trasferito alle particelle che "ruotano" nel forte campo magnetico della stella?
caro Alvy,
Esattamente, il campo magnetico frena in qualche modo la rotazione e fa perdere energia. Se consideri il sistema formato da stella più le particelle che vengono imbrigliate nel campo magnetico il momento angolare non cambia. Ma se consideri solo la stella, essa subisce una specie di attrito e quindi cambia il suo momento angolare.
Tutto chiaro, grazie Enzo.
Secondo me la moglie ha dato un ceffone al marito e il rumore lo abbiamo sentito anche qui
Che strano questa coppia di nane rosse
poi ho trovato questo dimmi che ne pensi Enzo e se trovi un nesso tra il comportamento delle nostre Rosetta e le piccole stelle di classe M.
Stelle di classe M (con masse comprese tra 0,1 e 0,6 masse solari) che mostrano rapidi ed irregolari fenomeni di variabilità sono dette stelle a brillamento. Gli astronomi ritengono che tali fluttuazioni siano causate dai flare, nonostante l'attività magnetica complessiva risulti più forte relativamente alle dimensioni della stella. I flare di questa categoria di stelle arrivano ad estendersi nello spazio per oltre il 20% della circonferenza stellare ed irradiano gran parte della propria energia nelle lunghezze d'onda del blu e dell'ultravioletto.
Cerco solo qualche analogia o spunto per far chiarezza su quello che si è osservato ma aspetto un tuo commento una tua correzione o delucidazione, grazie Prof.
P.S.
Naturalmente tenendo conto che si parla di un sistema binario con tutto ciò che implica la davvero risicata vicinanza e la giovane età delle stelle
caro Foscoul,
.
no, niente di strano nell'avere una coppia di nane rosse o poco di più. In realtà le stelle K sono più arancioni che rosse, ma mi piaceva richiamare la "mia" Rosetta
Per il resto, sono stelle che mostrano brillamenti anche vistosi, soprattutto in gioventù. Quello raccontato, però, è proprio qualcosa di mai visto...
Chiarito Enzo!
Grazie.
Scusa Enzo, quando si parla di flare sono abituato a pensarlo proveniente dalla superficie della stella...quindi con espulsione anche di materia...in questo caso si parla solo di emissione proveniente dalla coppia, ma l'esplosione è partita comunque dalla superifie di una delle due o il punto in cui è avvento sto attorcigliamento/rottura di campo potrebbe essere in un punto intermedio tra le due stelle...?
Grazie!
Sì, Lampo, è un flare "normale" che proviene da una delle due stelle (ma non si sa quale... ovviamente). Come tutti i flare trasporta anche particelle...
Aaaaaaaaaa.... Grazie!
Caro Vincenzo, supero la ritrosia per domanda banale e ti chiedo: due stelle nascono, poi nel loro vagare entrano una nel campo gravitazionale dell'altra. Bene ma a questo punto come fanno tutte le varie forze in gioco a mettersi in perfetto equilibrio così da farle orbitare? Intuitivamente vedo molto più probabile che o devino la loro traiettoria salutandosi per sempre, o che inizino a ruotare su se stesse fino a collisione (ma tutti questi incidenti non ci sono)! Probabilmente basterebbero un po' di buone basi di fisica...ma i miei studi classici.
caro Alberto,
la risposta è abbastanza banale: le due stelle nascono insieme. Non si catturano, ma formano coppia fin da subito. Se, poi, ci sono corpi estranei che perturbano la situazione possono decadere una sull'altra o anche lasciarsi, ma è decisamente difficile se stanno nella SP...
Mi mancava proprio la cosa fondamentale! Grazie.