Da Orsina Fiorentini 
Le “Cefeidi classiche” sono un tipo di pulsar che si illumina e si attenua ritmicamente nel tempo. Questi impulsi aiutano gli astronomi a misurare grandi distanze nello spazio, rendendo le Cefeidi “candele standard” cruciali che ci aiutano a comprendere le dimensioni e la scala del nostro universo.
Nonostante la loro importanza, studiare le Cefeidi è impegnativo. Le loro pulsazioni e le possibili interazioni con le stelle compagne creano schemi complessi difficili da misurare con precisione. I diversi strumenti e metodi utilizzati nel corso degli anni hanno prodotto dati incoerenti, il che ha complicato la nostra comprensione di queste stelle.
“Tracciare le pulsazioni delle Cefeidi utilizzando la velocimetria ad alta risoluzione ci dà informazioni sulla struttura di queste stelle e su come si evolvono”, afferma Richard I. Anderson, astrofisico dell’EPFL. “In particolare, le misurazioni della velocità con cui le stelle si espandono e si contraggono lungo la linea di vista – le cosiddette velocità radiali – forniscono una controparte cruciale per le misurazioni precise della luminosità dallo spazio. Tuttavia, c’è stata un’urgente necessità di misurazioni radiali di alta qualità velocità perché sono costosi da raccogliere e perché pochi strumenti sono in grado di raccoglierli.
Progetto Velos
Anderson ha ora guidato un team di scienziati a fare esattamente questo con il progetto VELOcities of CEpheids (VELOCE), una vasta collaborazione che in 12 anni ha raccolto più di 18.000 misurazioni ad alta risoluzione di 258 velocità radiali delle Cefeidi utilizzando spettrometri avanzati tra il 2010 e il 2010. E il 2022. “Questo set di dati servirà da ancoraggio per collegare le osservazioni delle Cefeidi da diversi telescopi nel tempo, e speriamo che ispiri la comunità a studiare ulteriormente”.
VELOCE è una collaborazione tra EPFL, Università di Ginevra e KU Leuven. Si basa sulle osservazioni di Telescopio svizzero Eulero in Cile E fiammingo Telescopio Mercatore alla Palma. Anderson ha iniziato il progetto VELOCE mentre conseguiva il dottorato di ricerca presso l’Università di Ginevra, lo ha continuato come ricercatore post-dottorato negli Stati Uniti e in Germania e ora lo ha completato presso l’EPFL. Lo studente di dottorato di Anderson, Giordano Viviani, è stato determinante nel rendere possibile la pubblicazione dei dati VELOCE.
Rivelare i segreti di Al-Qifawi con precisione avanzata
“La notevole precisione e stabilità a lungo termine delle misurazioni hanno fornito nuove interessanti informazioni su come pulsano le Cefeidi”, afferma Viviani. “Le pulsazioni causano cambiamenti di velocità in linea di vista fino a 70 km/s, o circa 250.000 km/h. Abbiamo misurato queste variazioni con una precisione tipica di 130 km/h (37 m/s), e in alcuni casi in alcuni casi possono raggiungere i 7 km/h.”/ora (2 m/s), che corrisponde approssimativamente alla velocità di una persona che cammina velocemente.”
Per ottenere misurazioni così precise, i ricercatori VELOCE hanno utilizzato due spettrometri ad alta risoluzione, che separano e misurano le lunghezze d’onda della radiazione elettromagnetica: Ermete Nell’emisfero settentrionale e Coralie Nell’emisfero meridionale. Al di fuori di VELOCE, CORALIE è nota per la ricerca di esopianeti e HERMES è il cavallo di battaglia dell’astrofisica stellare.
I due spettrografi hanno rilevato piccoli spostamenti nella luce delle stelle Cefeidi, indicandone i movimenti. I ricercatori hanno utilizzato tecniche avanzate per garantire che le loro misurazioni fossero stabili e accurate, correggendo eventuali derive e cambiamenti atmosferici utili. “Misuriamo le velocità radiali utilizzando l’effetto Doppler”, spiega Anderson. “Questo è lo stesso effetto che la polizia usa per misurare la tua velocità, e anche l’effetto che riconosci dal cambiamento del tono della voce quando un’ambulanza si avvicina o si allontana da te.”
La strana danza delle Cefeidi
Il progetto VELOCE ha rivelato molti dettagli affascinanti sulle stelle Cefeidi. Ad esempio, i dati VELOCE forniscono lo sguardo più dettagliato finora sulla precessione di Hertzsprung – uno schema nella pulsazione delle stelle – che mostra sporgenze a doppio picco precedentemente sconosciute e forniranno indizi per comprendere meglio la struttura delle Cefeidi rispetto ai modelli teorici. . Di pulsar.
Il team ha scoperto che molte Cefeidi mostrano variazioni complesse e organizzate nei loro movimenti. Ciò significa che le velocità radiali delle stelle cambiano in modi che non possono essere spiegati da schemi di pulsazione semplici e regolari. In altre parole, mentre ci aspettiamo che le cefeidi battano con un ritmo prevedibile, i dati VELOCE rivelano ulteriori variazioni inaspettate in questi movimenti.
Queste differenze non sono coerenti con i modelli teorici di pulsazione tradizionalmente utilizzati per descrivere le Cefeidi. “Ciò suggerisce che all’interno di queste stelle si verificano processi più complessi, come interazioni tra diversi strati della stella o segnali di pulsazione aggiuntivi (non radiali) che potrebbero rappresentare un’opportunità per determinare la struttura delle Cefeidi tramite l’astrosismologia”, afferma. . Anderson postdoc Henrika Neitzel. I primi rilevamenti di tali segnali basati su VELOCE sono riportati in un articolo complementare (Netzel et al. in stampa).
Sistemi binari
Lo studio ha inoltre identificato 77 stelle cefeidi che fanno parte di sistemi binari (due stelle che orbitano l’una attorno all’altra) e ha trovato altre 14 stelle candidate. Un documento di accompagnamento, guidato da Shreya Shetty, ex ricercatrice post-dottorato di Anderson, descrive questi sistemi in dettaglio, aumentando la nostra comprensione di come queste stelle si evolvono e interagiscono tra loro. “Vediamo che una stella Cefeide su tre ha una compagna invisibile la cui presenza possiamo determinare attraverso l’effetto Doppler”, dice Shetty.
“Comprendere la natura e la fisica delle stelle Cefeidi è importante perché ci dicono come si evolvono le stelle in generale, e perché dipendiamo da loro per determinare le distanze e il tasso di espansione dell’universo”, dice Anderson. “Inoltre, VELOCE fornisce le migliori convalide disponibili per misurazioni simili, ma meno precise, della missione Gaia dell’ESA, che alla fine condurrà la più grande indagine sulle misurazioni della velocità radiale delle Cefeidi”.
Altri contributori
- Istituto Ruder Boskovitch
- Centro Smithsonian di Astrofisica di Harvard
- Ospedale universitario di Losanna (CHUV)
- Università di Losanna (UNIL)
- Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre
- Università di Lund
- Università Eberhard Karls
- Università di Liegi
- Osservatorio Europeo Australe
- Università dei Tufts
- Università di Stanford
- Università di Porto
riferimento
Richard Anderson, Giordano Viviani, Shreya S. Shetty, Nami Molave, Laurent Ayer, Lovro Palaversa, Perry Hall, Sergei Blanco Quaresma, Katerina Kravchenko, Michal Pawlak, Mauricio Cruz Reyes, Sania Khan, Henrika E. Neitzel, Lisa Löbling, Peter Babex, Andreas Postel, Marussia Rollins, Zoe T . Spizzieri, Anne Thule, Jerry Zak, Vivienne Bonvin, David V. Martin, Martin Mellon, Sophie Saisson, Aurelien Wittenbach, Pedro Figuera, Maxime Marmier, Saskia Prince, Geert Raskin, Hans van Winkle. Velocità delle Cefeidi (VELOCE) I. Velocità radiali delle Cefeidi ad alta risoluzione. Astronomia e Astrofisica 14 giugno 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348400
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