Quatre étoiles mortes découvertes dans notre cour cosmique

Pour la première fois, des chercheurs de l’Université de Warwick et de l’Université du Colorado Boulder ont directement observé quatre naines blanches en orbite dans des systèmes binaires, toutes situées à quelques pas, en termes cosmiques, de la Terre. Les quatre systèmes binaires se trouvent à moins de 65 années-lumière du Soleil, et l’un d’eux abrite celle qui est désormais officiellement la neuvième naine blanche la plus proche de notre système solaire.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). In tutti e quattro i sistemi, la compagna della nana bianca è una nana rossa: una stella più grande e luminosa, capace di mascherare completamente la presenza della nana bianca al suo fianco e far apparire ciascun sistema como une étoile unique. I quattro nuovi sistemi identificati — G 203-47, GJ 207.1, LHS 1817 e Wolf 1130 — sono stati individuati proprio perché ciascuna delle rispettive nane rosse nasconde una compagna nana bianca finora sconosciuta.

«Le nane bianche isolate nelle vicinanze sono solitamente facili da individuare, ma non siamo riusciti a osservare direttamente queste quattro stelle nelle lunghezze d’onda visibili, perché le loro compagne nane rosse ne oscuravano completamente la luce», ha spiegato la prima autrice dello studio, la dottoressa Mairi O’Brien, ricercatrice all’Università di Warwick. «È un promemoria del fatto che anche nel nostro vicinato cosmico possiamo ancora trovare sorprese, se guardiamo nel modo giusto, alle giuste lunghezze d’onda».

Un indice nel « tremblement » des étoiles

Gli astronomi conducono indagini dettagliate del vicinato stellare locale da decenni, ma le nane bianche restano tra gli oggetti più sfuggenti da individuare. L’unico indizio che ha tradito la presenza di queste quattro stelle morte è stata una sostanziale « oscillazione radiale » delle rispettive nane rosse, ossia un lieve movimento avanti e indietro, paragonabile al fruscio di una tenda in una stanza mossa dal vento. Quel tremolio segnalava inequivocabilmente la presenza di un oggetto compagno massiccio in orbita. Per confermarlo, il team ha utilizzato i dati del Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), lo spettrografo per l’ultravioletto vicino a bordo del telescopio spaziale Hubble di NASA ed ESA.

Le nane bianche, infatti, sono in genere più facili da individuare nelle osservazioni ultraviolette: come ha precisato la stessa O’Brien, les naines blanches de ces systèmes sono environ deux fois plus chaudes que leurs compagnes naines rouges et émettent donc bien plus de lumière en ultraviolet. Même dans ce domaine, cependant, la tâche n’était pas simple : les éruptions intenses des nanes rouges peuvent imiter de près le signal ultraviolet typique d’une naine blanche.

I ricercatori hanno quindi sviluppato tecniche di calibrazione personalizzate pour distinguer con certezza i due segnali e confermare definitivamente la presenza delle quattro nane bianche.

Le cas énigmatique de G 203-47

Parmi les quatre systèmes, l’un d’entre eux s’est avéré particulièrement intrigant. G 203-47 se trouve à seulement 25 années-lumière, et pourtant 27 ans se sont écoulés depuis la première observation de son tremblement radial avant que l’on puisse identifier la naine blanche compagne. Aujourd’hui, il est officiellement reconnu comme la neuvième naine blanche la plus proche du Soleil. Le système présente aussi une autre particularité: sa naine rouge tourne sur elle-même une fois environ toutes les 100 jours, tandis qu’elle orbite autour de la naine blanche voisine en 14,9 jours.

En circostanze normali, les forces gravitationnelles réciproques devraient « bloccare » les deux étoiles in una rotazione sincrona, le même phénomène pour lequel la Lune montre toujours la même face à la Terre. In G 203-47, invece, la nana rossa ruota troppo lentamente perché questo accada.

«Ciò che è affascinante è che G 203-47 non dovrebbe ruotare così lentamente, se si fosse formato nello stesso modo di sistemi simili», ha commentato il coautore, il dottor David Wilson, ricercatore associato all’Università del Colorado Boulder.

«Questo suggerisce che questi sistemi binari abbiano avuto storie evolutive molto diverse. Alcuni hanno subito interazioni violente e prolungate nelle prime fasi della loro formazione, che li hanno bloccati in rotazione sincrona. Altri, come G 203-47, hanno sperimentato incontri più lievi e brevi, che li hanno portati in questo stato insolito».

Un recensement encore incomplet

Le quattro nuove scoperte hanno permesso ai ricercatori di aggiornare il censimento delle nane bianche presenti entro 20 parsec (65 anni luce) dal Sole. Un dato interessante: i modelli di popolazione stellare avevano previsto l’esistenza di circa 4 o 5 coppie nana bianca-nana rossa in orbita ravvicinata in questa regione e il team ne ha effettivamente individuate 4 — un risultato molto vicino alle previsioni teoriche. Ma la caccia è tutt’altro che conclusa.

«Seulement environ 30 % des naines rouges entro 20 parsecs a été systématiquement étudié à la recherche de compagnes naine blanche cachées», a sottolineato le professor Pier-Emmanuel Tremblay, du groupe d’Astronomie et Astrophysique de l’Université de Warwick. « Nous pensons qu’il pourrait y avoir jusqu’à 9 ou 10 systèmes binaires supplémentaires dans notre environnement stellaire local qui n’ont pas encore été découverts. Si nous consacrions un effort plus ciblé à l’observation des naines rouges, peut-être trouverions-nous d’autres surprises comme celle-ci ».

A rendere la scoperta ancora più significativa è il contrasto con le imprese più celebrate dell’astronomia recente. Come ha osservato la stessa O’Brien in un’intervista, gli astronomi sono oggi in grado di osservare, grazie al telescopio spaziale James Webb, galassie lontanissime, quasi coetanee dell’Universo stesso — eppure continuano a scoprire nuove stelle molto più vicine a casa nostra. Una dimostrazione che il nostro cortile di casa cosmico, per quanto studiato, non ha ancora svelato tutti i suoi segreti.