Questo articolo è inserito nella sezione d'archivio dedicata alla "Missione Gaia"

Gaia è una vera miniera di dati. Non solo per la precisione delle posizioni e della distanza di milioni e milioni di stelle osservate, ma anche per i risvolti statistici ed evolutivi della nostra galassia. Non mancano, ovviamente, le sorprese. Ancora una volta la fanno da padrone le nane bianche...

Partiamo da lontano, in modo da fare un riassunto rapido di quello che Gaia è riuscita a fare in solo pochi anni di osservazioni. Ciò che prima di lei era legato a misure accuratissime e difficili, a tempi mostruosamente lunghi e a lavori un po' tediosi e poco remunerativi come risultati eclatanti, si è concentrato in un qualcosa di molto  breve e quasi automatico, pronto a regalare i suoi dati su un piatto d'argento (anzi d'oro!). E pensare che ha faticato non poco a essere accettata, soprattutto dai teorici e dai puri astrofisici che la pensavano come una missione puramente astrometrica! Adesso, sono proprio loro che analizzano i suoi dati con frenesia parossistica. Anche se ne ho visto solo gli inizi, sono fiero di aver partecipato alle prime fasi di preparazione e alla conquista di un posto di assoluto rilievo tra le missione dell'ESA.

Dunque, immaginiamo di vedere il cielo con un ottimo telescopio professionale. Cosa vogliamo fare? Cercare le stelle doppie, ossia quelle che sono nate insieme e si sono divise la massa di gas a diposizione, scegliendo la strada di "meglio in coppia se ben accompagnate". Uno scopo essenzialmente astrofisico, ma i mezzi per capire se una stella è veramente doppia sono essenzialmente di carattere astrometrico, abbastanza tediosi e lunghi. Si scelgono due stelle che stanno estremamente vicine tra loro, pur sapendo che le stelle sono così tante che è estremamente facile trovare due stelle, apparentemente vicine solo a causa della visione prospettica che si ha dalla Terra (QUI spiegata anche ai bambini dai nostri "astericci").

Lasciamo da parte le stelle doppie spettroscopiche e ad eclisse, che si scoprono con altri mezzi e visualmente appaiono come una stella singola a tutti gli effetti. Occupiamoci di quelle più distanti tra loro, ossia di quelle che hanno le due componenti separabili "ad occhio". Ovviamente molto dipende dall'occhio che si usa. Il nostro, da solo, ne scopre ben poche. Se aggiungiamo un telescopio le cose migliorano. Se poi andiamo fuori dall'atmosfera le cose vanno ancora meglio. Tuttavia, "sprecare" il tempo di un telescopio come Hubble (a titolo di esempio) per cercare stelle doppie sarebbe un po' mortificare le sue potenzialità. E, allora, bisogna accontentarsi di farlo da terra, con tanta pazienza,  sperando, nel frattempo, che venga approntata una missione fantastica come Gaia, capace non solo di avere un occhio fantastico, ma anche una precisione tale da ridurre tutte le lungaggini di una lavoro da vero certosino.

La figura che segue illustra la trafila che deve fare l'uomo con il suo telescopio.

Dall'alto verso il basso: localizza due stelle apparentemente vicine, ma che possono essere, in realtà, lontanissime;  aspetta un po' di anni per calcolare le loro parallassi, ossia le distanze. Ottimo! Sono praticamente uguali; controlla se si muovono entrambe nella stessa direzione, attraverso il moto proprio. Se tutto torna, è quasi certo che il sistema stellare sia realmente doppio. Ciò che rimane da fare è aspettare (magari decenni) se girano attorno a un comune baricentro e, infine calcolare il periodo. Ognuna di queste fasi è estremamente lunga e irta di problemi dovuti all'accuratezza relativa delle osservazioni.

Gaia fa la stessa cosa, ma... non solo riesce a separare due stelle molto vicine, essendo fuori dall'atmosfera, ma nel giro di pochissimi anni riesce a determinare sia la parallasse che il moto proprio. Un bel salto quantitativo e qualitativo, non c'è che dire! Niente di risolutivo riguardo al periodo, ma la precisione delle misure dà rapidamente una grande sicurezza che le due stelle vivano davvero in coppia.

Fatto sta che, mentre la missione Hipparcos (una specie di prova rudimentale di Gaia) aveva determinato 220 stelle doppie, Gaia ne ha classificate ben 1 300 000 entro una distanza di circa 3000 anni luce!

Ma non basta ancora... Tra queste ben 16 000 coppie sono composte da una stella di sequenza principale e da una nana bianca e 1400 da due nane bianche. Dove sta l'importanza enorme di questa statistica di grandi numeri? Ancora una volta le nane bianche giocano un ruolo fondamentale.

Se noi vedessimo una stella singola simile al nostro Sole, potremmo stabilirne l'età in modo sicuro? Nemmeno per sogno: durate i suoi circa nove miliardi di vita nella sequenza principale, essa si mostrerebbe sempre uguale a se stessa (circa). Una nana bianca, invece, è capace di dirci, in base alla sua temperatura, non solo da quanto tempo si è trasformata in stella degenere, ma anche quanto tempo ha passato da stella "normale". E' infatti possibile stabilirne abbastanza bene la massa originaria e quindi la vita in sequenza principale. Facendo un esempio terra-terra, se noi assistiamo a un fenomeno durante il suo svolgimento non sapremmo mai esattamente se è appena cominciato o è alla fine; se invece il fenomeno si è completato, è decisamente più facile analizzarlo nella sua globalità e quantificarlo al meglio.

Insomma, le nane bianche appartenenti a una coppia sono in grado non solo di dirci la loro età, ma anche quella della compagna (dato che sono nate assieme) e quella di eventuali pianeti. Dall'astrometria all'astrofisica il passo è brevissimo!

I risultati sono stati oltremodo interessanti e anche, in parte, inaspettati.

Ad esempio, si è stabilito che circa la metà delle stelle di tipo solare sono doppie. Una stima che si era già fatta con statistiche misere e che adesso è stata confermata in modo ben più esauriente. Non solo, però... si è anche visto che è molto più facile del previsto che una coppia abbia masse simili, anche se il sistema è molto staccato. Qualcosa del tipo: "tanta massa a te e tanta messa a me, da buone sorelle". Il che fa anche pensare che alla nascita le due stelle siano nate molto vicine e che poi si siano allontanate a causa di perturbazioni dovute a stelle di passaggio (magari un po' invidiose dato che erano nate da sole...).

I dati raccolti finora si riferiscono a stelle con una separazione superiore alle 10 unità astronomiche. Si è visto che il 25% di esse ha una mutua distanza superiore a 30 Unita Astronomiche (30 corrispondono all'orbita di Plutone) e un picco tra i 30 e i 50. Tuttavia, si spingono fino a 1000 UA e qualcuna raggiunge anche 1 parsec, ossia circa 260 000 UA.

Il bel video che segue mostra la nostra galassia, attraversando la zona analizzata da Gaia, una nuvola di 6000 anni luce di diametro in cui sono contenute il milione e trecentomila stelle doppie, e andando verso il Sole. Poi mostra il futuro di queste coppie, mentre si muovono rispetto a noi, rimanendo sempre avvinghiate le une alle altre. (Fonte: UC Berkeley, Roxanne Makasdjian; animazione, Jackie Faherty; dati forniti da Kareem El-Badry)

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