Un team di ricercatori ha confermato che le stelle risuonano forti e chiare in una “chiave” che si armonizzerà bene con gli obiettivi scientifici e le capacità del futuro telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA. La natura turbolenta delle stelle produce onde che causano fluttuazioni nella loro luminosità complessiva. Studiando questi cambiamenti – un metodo chiamato asterosismologia – gli scienziati possono raccogliere informazioni sull’età, la massa e le dimensioni delle stelle. Queste variazioni di luminosità erano percepibili dal telescopio spaziale Kepler della NASA , che ha fornito dati asterosismici su circa 16.000 stelle prima del suo ritiro nel 2018.
Utilizzando i dati di Kepler come punto di partenza e adattando il set di dati per raggiungere la qualità attesa da Roman, gli astronomi hanno recentemente dimostrato la fattibilità dell’astrosismologia con il telescopio di prossima uscita e hanno fornito una stima dell’intervallo di stelle rilevabili. Si tratta di un ulteriore vantaggio per i principali obiettivi scientifici di Roman: mentre il telescopio conduce osservazioni per il suo Galactic Bulge Time-Domain Survey – un’indagine comunitaria fondamentale che raccoglierà dati su centinaia di milioni di stelle nel bulbo galattico della nostra Via Lattea – fornirà anche informazioni sufficienti agli astronomi per determinare le misurazioni stellari tramite l’astrosismologia.
“L’asterosismologia con Roman è possibile perché non dobbiamo chiedere al telescopio di fare nulla che non avesse già pianificato di fare”, ha affermato Marc Pinsonneault della Ohio State University di Columbus, coautore di un articolo che descrive in dettaglio la ricerca. “La forza della missione Roman è notevole: è progettata in parte per far progredire la scienza degli esopianeti, ma otterremo anche dati davvero preziosi per altre aree scientifiche che vanno oltre il suo obiettivo principale”.
Esplorare ciò che è possibile
Il bulbo galattico è densamente popolato di stelle di ramo e di ammasso rosso delle giganti rosse , che sono più evolute e più gonfie delle stelle di sequenza principale . (Le stelle di sequenza principale si trovano in una fase di vita simile a quella del nostro Sole.) La loro elevata luminosità e la frequenza di oscillazione, che va da ore a giorni, giocano a favore di Roman. Come parte del suo Galactic Bulge Time-Domain Survey, il telescopio osserverà il bulbo galattico della Via Lattea ogni 12 minuti per sei periodi di 70,5 giorni, una cadenza che lo rende particolarmente adatto all’astrosismologia delle giganti rosse.
Sebbene ricerche precedenti avessero esplorato il potenziale dell’astrosismologia con Roman, il team ha esaminato più nel dettaglio le capacità e la progettazione della missione di Roman. La loro indagine si è articolata in due grandi sforzi:
In primo luogo, i membri del team hanno esaminato i dati asterosismici di Kepler e hanno applicato parametri in modo che il set di dati corrispondesse alla qualità prevista dei dati di Roman. Ciò includeva l’aumento della frequenza di osservazione e la regolazione dell’intervallo di lunghezze d’onda della luce. Il team ha calcolato le probabilità di rilevamento, che hanno confermato con un sonoro sì che Roman sarà in grado di rilevare le oscillazioni delle giganti rosse.
Il team ha quindi applicato le probabilità di rilevamento a un modello della Via Lattea e ha preso in considerazione i campi visivi suggeriti per l’indagine sul rigonfiamento galattico per farsi un’idea di quante giganti rosse e stelle rosse ammasso potrebbero essere studiate con l’astrosismologia.
“Al momento del nostro studio, il nucleo dell’indagine sulla comunità non era ancora completamente definito, quindi abbiamo esplorato diversi modelli e simulazioni. La nostra stima del limite inferiore era di 290.000 oggetti in totale, con 185.000 stelle nel bulge”, ha affermato Trevor Weiss della California State University di Long Beach, co-primo autore dell’articolo. “Ora che sappiamo che l’indagine avrà una cadenza di 12 minuti, riteniamo che ciò consolidi i nostri numeri a oltre 300.000 rilevazioni asterosismiche in totale. Sarebbe il più grande campione asterosismico mai raccolto”.
Rafforzare la scienza per tutti
I vantaggi dell’astrosismologia con Roman sono numerosi, tra cui il collegamento con la scienza degli esopianeti, un obiettivo principale della missione, e con l’indagine sul rigonfiamento galattico. Roman rileverà gli esopianeti, ovvero pianeti al di fuori del nostro sistema solare, attraverso un metodo chiamato microlensing , in cui la gravità di una stella in primo piano amplifica la luce di una stella sullo sfondo. La presenza di un esopianeta può causare un evidente “blip” nella variazione di luminosità risultante.
“Grazie ai dati asterosismici, saremo in grado di ottenere molte informazioni sulle stelle ospiti degli esopianeti, e questo ci darà molte informazioni sugli esopianeti stessi”, ha affermato Weiss.
“Sarà difficile dedurre direttamente l’età e l’abbondanza di elementi pesanti come il ferro per le stelle ospiti degli esopianeti rilevati da Roman”, ha affermato Pinsonneault. “Conoscere questi dati – età e composizione – può essere importante per comprendere gli esopianeti. Il nostro lavoro definirà le proprietà statistiche dell’intera popolazione – quali sono le abbondanze e le età tipiche – in modo che gli scienziati che studiano gli esopianeti possano contestualizzare le misurazioni di Roman”.
Inoltre, per gli astronomi che desiderano comprendere la storia della Via Lattea, l’astrosismologia potrebbe rivelare informazioni sulla sua formazione.
“In realtà non sappiamo molto del rigonfiamento galattico, dato che è visibile solo nella luce infrarossa a causa di tutta la polvere interposta”, ha detto Pinsonneault. “Potrebbero esserci popolazioni o modelli chimici sorprendenti. E se ci fossero stelle giovani sepolte lì? Roman aprirà una finestra completamente diversa sulle popolazioni stellari nel centro della Via Lattea. Sono pronto a essere sorpreso.”
Poiché Roman è destinato a osservare il rigonfiamento galattico subito dopo il lancio, il team sta lavorando per creare un catalogo in anticipo e fornire un elenco di stelle osservabili che potrebbero aiutare negli sforzi per convalidare le prestazioni iniziali del telescopio.
“Al di là di tutta la scienza, è importante ricordare la quantità di persone necessarie per far funzionare queste cose e la quantità di persone diverse che lavorano su Roman”, ha affermato il co-primo autore Noah Downing della Ohio State University. “È davvero emozionante vedere tutte le opportunità che Roman sta aprendo per le persone prima ancora del lancio e poi pensare a quante altre opportunità esisteranno una volta che sarà nello spazio e raccoglierà dati, il che non è molto lontano”. Il lancio di Roman è previsto entro maggio 2027, con il team che sta lavorando per un potenziale lancio anticipato già nell’autunno del 2026.
L’articolo è stato pubblicato su The Astrophysical Journal .
Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman è gestito presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, con la partecipazione del Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale; del Caltech/IPAC di Pasadena, in California; dello Space Telescope Science Institute di Baltimora; e di un team scientifico composto da scienziati di vari istituti di ricerca. I principali partner industriali sono BAE Systems, Inc. a Boulder, in Colorado; L3Harris Technologies a Melbourne, in Florida; e Teledyne Scientific & Imaging a Thousand Oaks, in California.
Per saperne di più su Roman, visita: https://www.nasa.gov/roman
Di Abigail Major
Space Telescope Science Institute, Baltimora, Maryland.
#astronomia #spazio #galassia
