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La curiosità del mese

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Non chiedo mica la Luna

La curiosità del mese di ottobre 2011 a cura di Tomaso Belloni


Fig. 1 - Il lancio del satellite INTEGRAL. Crediti ESA
Fig. 1 - Il lancio del satellite INTEGRAL. Crediti ESA.

Il 10 ottobre 2010, il satellite dell’ESA INTEGRAL ha misurato radiazione X da una nuova sorgente, localizzata all’interno dell’ammasso globulare denominato Terzan 5. Le sorgenti X transienti (che appaiono e scompaiono) in ammassi globulari sono normalmente binarie contenenti una stella di neutroni e la stella di neutroni potrebbe essere una pulsar veloce, quindi è importante osservare tutte le nuove sorgenti.
Il satellite RossiXTE della NASA (dedicato all’astronomo italiano Bruno Rossi) ha osservato il campo interessato tre giorni dopo, il 13 ottobre.

Fig. 2 - Rappresentazione artistica di una stella di neutroni in un sistema binario.
Fig. 2 - Rappresentazione artistica di una stella di neutroni in un sistema binario.

Lo strumento principale di questo satellite non ottiene immagini del cielo, ma osserva una zona di cielo di circa un grado di ampiezza, due volte il diametro della luna piena.
Tutta la radiazione X che viene da quel campo viene accumulata, senza la possibilità di distinguere da dove venga.
Bisognava stare attenti che non ci fossero altre sorgenti X nel campo, ma in questo caso si andava tranquilli: il resto di Terzan 5 "dormiva".

Fantastico!
La nuova sorgente è subito risultata essere proprio una pulsar X, con un periodo di rotazione di circa 91 millisecondi (11 rotazioni al secondo). Non velocissima e quindi molto interessante.
Non solo, durante l’osservazione, di circa un’ora, si è vista una eclisse.
La stella normale compagna della stella di neutroni le è passata davanti, eclissando l’emissione X.
Questo significa che l’orbita del sistema binario è molto inclinata, cosa molto interessante perchè permette di studiarla molto meglio, nonchè di capire le dimensioni della stella che eclissa.

Fig. 3 - A sinistra: l'ammasso globulare Terzan 5 collocato al centro della nostra galassia. A destra: l'ammasso Terzan 5 visto dal VLT dell'ESO. Crediti ESO.
Fig. 3 - A sinistra: l’ammasso globulare Terzan 5 collocato al centro della nostra galassia. A destra: l’ammasso Terzan 5 visto dal VLT dell'ESO. Crediti ESO.

Ora, una pulsar è un orologio molto preciso e si può usare per capire se è in orbita intorno a una stella (vedi curiosità di agosto 2010).
Dalle anomalie dell’orologio si possono misurare i parametri dell’orbita del sistema binario: in questo caso l’orbita è risultata di circa 21 ore, scoperta da un gruppo italiano.
Il problema è che i parametri trovati non predicevano l’eclisse nel momento giusto.
Per sistemare le cose, l’orbita del sistema doveva essere leggermente ellittica, non circolare.
Un sistema binario di questo tipo non dovrebbe però avere un’orbita ellittica, perchè la sua evoluzione lo dovrebbe avere portato a far diventare l’orbita circolare già molto tempo fa.
Ancora peggio, l’orbita ellittica avrebbe dovuto avere una seconda eclisse il 14 ottobre, ma non se ne era vista traccia nelle osservazioni.

Fig. 4 - La Luna da APOD del 6 settembre 2010. Crediti: T.A. Rector, I.P. Dell'Antonio, NOAO, AURA, NSF.
Fig. 4 - La Luna da APOD del 6 settembre 2010. Crediti: T.A. Rector, I.P. Dell'Antonio, NOAO, AURA, NSF.

Due giorni dopo, la soluzione.
Gli astronomi della NASA, forse parlando con qualche collega esperto del sistema solare, scoprono che proprio durante quell’osservazione si era verificato un evento estremamente improbabile: la luna era entrata nel campo di vista del satellite e aveva eclissato la pulsar!
Senza una vera eclisse, tutto torna: la soluzione circolare è chiaramente quella giusta e di eclissi non ce ne sarebbero state più.

Ma che sfortuna avere la luna quando non la chiedi!
In realtà, qualcosa ci si può ricavare.
La posizione del satellite RXTE nell’orbita si conosce con precisione, come pure la posizione della terra.
La posizione della luna è calcolabile con precisione.
Avendo a disposizione semplicemente i tempi esatti di inizio e fine eclisse si può calcolare la posizione della sorgente X con alta precisione, senza bisogno di avere un’immagine.
L’unica cosa è che la luna non è una palla ... ci sono crateri, montagne, valli.
Bisogna prendere una mappa accurata della luna, che esiste, e vedere bene dietro a cosa è tramontata e sorta la sorgente dietro la luna.
Partendo quindi semplicemente da due tempi, si è ricavata la posizione della sorgente X con grande precisione, cosa importante perchè un ammasso globulare è un agglomerato di un milione di stelle in una zona molto piccola.

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