A caccia di stelle doppie e sistemi stellari multipli

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Le stelle doppie e i sistemi stellari multipli sono alcuni degli oggetti più belli e affascinanti da ammirare. Scopriamo insieme alcuni tra i più importanti oggetti celesti di questa categoria.

Prima di vedere nel dettaglio cosa sono le stelle doppie dobbiamo fare una piccola digressione, partendo proprio dall’osservazione delle stelle. Osservare una stella attraverso un telescopio potrà sembrarvi inizialmente poco gratificante. L’immensa lontananza degli astri da noi fa sì che nei nostri oculari appaiano come delle piccole perline, con colori che spaziano dal bianco al rosso. Esse ci sembreranno persino più piccole rispetto a quando le osserviamo con i nostri occhi. Tale fenomeno ottico dovuto alla dispersione della loro luce nella nostra atmosfera, chiamato scattering.

Tuttavia, state per scoprire qualcosa di assolutamente inaspettato: vi potrà capitare infatti di individuare una stella singola ad occhio nudo per poi constatare, anche solo tramite un binocolo, che di stelle se ne vedono ben due! No, non è un’allucinazione.

Abbiamo trovato una stella doppia, un duetto di astri molto vicini tra loro. In alcuni casi è possibile risolvere queste stelle (ovvero separarne le componenti) anche ad occhio nudo, ma nella maggior parte dei casi avremmo bisogno dell’aiuto di strumenti ottici come i telescopi.

Alcune stelle doppie appaiono l’una accanto all’altra soltanto per pura coincidenza, poiché fisicamente molto distanti tra loro, ma quando queste si trovano vicine nello spazio e sono legate da una reciproca attrazione gravitazionale, si parla di sistemi binari o multipli, in cui due o più stelle danzano assieme per il cosmo attorno ad un baricentro comune.

COSA SONO I SISTEMI BINARI?

I sistemi binari sono fondamentali in astronomia, poiché forniscono un metodo accurato per la determinazione della massa delle stelle, parametro importantissimo per poter poi dedurre informazioni sulle loro dimensioni, la loro luminosità intrinseca e la loro età, grazie anche al fatto che tutte le stelle nei sistemi binari hanno origine dalla stessa nube di gas.

Le binarie ottiche, come suggerito dal loro nome, possono essere osservate direttamente con strumenti più o meno potenti a seconda della loro separazione angolare.

Eppure, non tutti i sistemi binari possono essere risolti da strumenti ottici.

Quando i nostri telescopi più potenti non sono in grado di osservare le singole componenti di un sistema stellare, gli astronomi possono ricorrere ad una tecnica chiamata spettroscopia. In un sistema binario, mentre le due stelle orbitano l’una attorno all’altra, una di esse si avvicinerà a noi mentre l’altra si allontanerà e viceversa. Analizzandone gli spettri, effettuando quindi uno studio dettagliato della luce di queste stelle, possiamo verificare il fenomeno dello spostamento dovuto all’effetto Doppler: lo spettro della stella che si avvicina all’osservatore subirà uno spostamento verso il blu (Blueshift) mentre quello della compagna che si allontana mostrerà uno spostamento verso il rosso (Redshift).

Schema di una binaria spettroscopica, in cui sono rappresentati gli spostamenti verso il rosso e verso il blu delle componenti del sistema. Fonte: Wikimedia.

In tal modo, oltre ad ottenere la conferma di aver scoperto un sistema binario (binaria spettroscopica), è possibile ricavare importanti informazioni sul moto orbitale delle stelle che lo compongono, le loro masse, eccetera. Ci sono altre tipologie di binarie, classificate a seconda del metodo di scoperta e della conformazione fisica del sistema stellare in esame. Esistono ad esempio sistemi binari in cui le stelle orbitano talmente vicine da toccarsi (binarie a contatto) oppure, nel caso in cui il nostro pianeta dovesse trovarsi, prospetticamente parlando, sul piano orbitale di uno di questi sistemi, potremmo osservare le due stelle periodicamente eclissarsi a vicenda (binarie ad eclissi).

A partire dal 18° secolo, si è inoltre scoperto che molte stelle doppie sono effettivamente sistemi binari o multipli, interagenti tra loro.

Vediamo insieme una decina tra le più celebri stelle doppie e sistemi multipli, annoverabili fra gli oggetti più belli di sempre da osservare!

MIZAR e ALCOR

-Periodo migliore per l’osservazione*: primavera-inizio estate

Mizar e Alcor sono una celebre coppia di stelle, individuabili ad occhio nudo nella costellazione dell’Orsa Maggiore. Esse risiedono a circa 80 anni luce dalla Terra, possiedono rispettivamente magnitudine apparente +2,2 e +4,0 e una colorazione blu-bianca. Sorprendentemente, questo apparente duetto astrale è in realtà un trio: puntando il telescopio su Mizar noteremo infatti che essa è una stella doppia a sua volta, la prima ad essere scoperta grazie all’ausilio di uno strumento astronomico.

Mizar e Alcor riprese da un telescopio.

Le due componenti di Mizar sono chiamate Mizar A e Mizar B.

Tuttavia, le sorprese riservate agli astronomi da questo trio non finiscono qui.

Mizar non è una semplice stella doppia, ma bensì un sistema stellare quadruplo: si tratta di una binaria ottica le cui componenti A e B sono anche binarie spettroscopiche! Quindi Mizar è letteralmente una binaria “al quadrato”!  Inoltre, Mizar A è stata la prima binaria spettroscopica ad essere identificata, grazie ad uno studio del 1889 dell’Harvard College Observatory.

Fin qui, abbiamo parlato molto di Mizar. E Alcor cosa ci racconta? Anche questa stella è una binaria di tipo spettroscopico: una nana rossa denominata Alcor B orbita attorno ad Alcor A, l’astro che possiamo osservare direttamente con i nostri telescopi. E’ possibile infine che Mizar e Alcor formino effettivamente un sistema stellare sestuplo, formato appunto da tre binarie spettroscopiche, tuttavia tale congettura non è ancora stata dimostrata.

ALBIREO-Periodo migliore per l’osservazione: estate-autunno

Designata come Beta Cygni, Albireo è una stella doppia situata a circa 400 anni luce dal sistema solare, nella magnifica costellazione del Cigno. Possiamo tranquillamente definire Albireo come la regina delle stelle doppie.

Le componenti di Albireo.

Vista al telescopio, essa ci mostra immediatamente un contrasto molto marcato tra le sue componenti: la stella principale, Albireo A, è una gigante arancione che appare ai nostri occhi come una perla dorata di magnitudine apparente +3,1 mentre la più debole, Albireo B, è una stella bianca-azzurra con magnitudine +5,1.  Non è chiaro se le due stelle di Albireo orbitino attorno ad un baricentro comune. Nonostante ciò, gli astronomi hanno scoperto che Albireo A possiede una compagna chiamata Albireo Ac, rendendola di fatto un sistema binario.

EPSILON LYRAE-Periodo migliore per l’osservazione: estate-autunno

Epsilon Lyrae è un sistema stellare multiplo nella costellazione della Lira, situato a circa 160 anni luce dal sistema solare. Le stelle principali Epsilon 1 e Epsilon 2, con magnitudine apparente di +4,7 e +5,1 e di colore bianco-celeste, possono essere individuate ad occhio nudo sotto un cielo abbastanza limpido.  Epsilon Lyrae è conosciuta anche come la “doppia doppia”: Epsilon 1 e Epsilon 2 sono delle binarie ottiche, le cui componenti possiedono una separazione di 2,6 e 2,3 secondi d’arco rispettivamente. Esse si possono individuare grazie ad un telescopio dotato di una buona risoluzione, utilizzando ingrandimenti medio-alti.

ALGEDI-Periodo migliore per l’osservazione: fine estate – inizio autunno

Stella principale della costellazione del Capricorno, Algedi (detta anche Gaedi o Giedi) è una stella doppia le cui componenti possiedono una separazione molto simile a Mizar e Alcor. Sono quindi sono relativamente semplici da individuare anche ad occhio nudo.

Le due stelle di Algedi, con magnitudini apparenti di +4,2 e +3,5, sono denominate Alpha 1 e Alpha 2 Capricorni (Prima e Secunda Gaedi), le quali tuttavia non possiedono alcun tipo di legame a livello gravitazionale, poiché sono situate rispettivamente a circa 570 e 100 anni luce dalla Terra.

ACHIRD-Periodo migliore per l’osservazione: autunno-inverno

Achird, o Eta Cassiopeiae, è un sistema stellare binario piuttosto vicino, distante solo 19,5 anni luce dal sistema solare, nella costellazione di Cassiopea. Questo splendido duo è composto da una stella gialla con magnitudine apparente di +3,5 ed una stella color rosso vermiglio più debole, con magnitudine +7,5.

ALMACH-Periodo migliore per l’osservazione: autunno-inverno

Almach, o Gamma Andromedae, è situata a circa 350 anni luce nella costellazione di Andromeda, celebre per ospitare la famosa Galassia di Andromeda. Le componenti di Almach presentano uno splendido contrasto al telescopio, in maniera simile ad Albireo: la stella principale di Gamma Andromedae è una gigante rossa con magnitudine apparente +2,2 mentre Gamma 2 Andromedae, la componente secondaria, appare come una singola stella bianca di magnitudine +4,8. Quest’ultima è in realtà un sistema stellare triplo.

GAMMA ARIETIS-Periodo migliore per l’osservazione: inverno

Gamma Arietis, il cui nome tradizionale è Mesarthim, è la quarta stella per luminosità della costellazione dell’Ariete, con una magnitudine apparente complessiva di +3,8.  Scoperta da Robert Hooke come stella doppia, Gamma Arietis è un sistema binario ottico situato a circa 160 anni luce dal sistema solare. Può essere risolto nelle sue componenti con l’ausilio di un telescopio, che ci mostrerà due stelle di colore blu-bianco con magnitudini +4,8 e +4,6.

MINTAKA-Periodo migliore per l’osservazione: inverno

Situata a più di 1200 anni luce da noi, Mintaka è la terza gemma incastonata nella Cintura di Orione, la più occidentale, insieme alle altrettanto celebri Alnitak e Alnilam. Settimo astro per luminosità della costellazione di Orione (magnitudine apparente +2,2), la stella principale di Mintaka, Delta Orionis A, è a sua volta un sistema stellare multiplo. Delta Orionis C, la timida compagna di Delta Orionis A, possiede una magnitudine apparente di +6,8 e può essere osservata con l’aiuto di un semplice binocolo o di un piccolo telescopio.

BETA MONOCEROTIS-Periodo migliore per l’osservazione: inverno

Quando William Herschel osservò Beta Monocerotis nel 1781, egli la soprannominò “Wonder Star”, descrivendola come uno degli oggetti del firmamento più belli in assoluto. Beta Monocerotis appare come una singola stella di magnitudine apparente +3,7 , la più brillante della costellazione dell’Unicorno, situata ad una distanza di circa 700 anni luce. Con un buon telescopio possiamo vedere come questa stella sia in realtà uno splendido sistema stellare triplo.

POLARIS-Periodo migliore per l’osservazione: tutto l’anno

Polaris è un sistema stellare triplo, situato a circa un grado dal Polo Celeste Nord, punto in cui l’asse di rotazione del nostro pianeta interseca la sfera celeste nell’emisfero boreale. La stella principale di Polaris è una supergigante gialla situata ad una distanza di circa 430 anni luce dal Sole, con magnitudine apparente compresa tra +1,8 e +2,1 e classificata come variabile cefeide. Poiché la luminosità delle variabili cefeidi cambia in modo regolare (relazione tra periodo delle pulsazioni e luminosità media della stella), esse vengono definite candele standard e sono utilizzate per la misurazione delle distanze cosmicheGrazie all’utilizzo di un telescopio, siamo infine in grado di individuare la piccola Polaris B, una pallida stella azzurra con una magnitudine apparente di circa +8,6.

Naturalmente, esistono molte altre stelle doppie e binarie osservabili nella volta celeste! Restate con noi, vi porteremo fra le stelle… doppie!

* per il miglior periodo d’osservazione, si tiene conto del periodo in cui la stella risulta abbastanza alta in cielo. Nel caso di una costellazione prossima dell’equatore celeste o nell’emisfero australe, si individua il periodo in cui la stella raggiunge una buona altezza dall’orizzonte per le medie latitudini dell’emisfero boreale. L’orario di riferimento è compreso tra le 21:30 e le 22:30.

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