Scoperta una coppia di stelle nane ultra-fredde estremamente vicine
Gli astrofisici hanno scoperto il più vicino sistema di stelle binarie nane ultrafredde mai osservato. Le due stelle sono così vicine l’una all’altra che orbitano l’una intorno all’altra in sole 17 ore. Pubblicano la loro scoperta su The Astrophysical Journal Letters .
Chih-Chun Hsu (Northwestern University) e i suoi collaboratori hanno scoperto il sistema binario che ora si chiama LP 413-53AB, e che è composto da una coppia di stelle nane ultra-fredde, una classe di stelle di massa molto piccola che sono così fredde da emettere la loro luce principalmente nell’infrarosso.
In precedenza, gli astronomi avevano rilevato solo tre di questi sistemi binari di breve periodo e sono tutti relativamente giovani (fino a 40 milioni di anni). Ma per LP 413-53AB è diverso, dal momento che Hsu e i suoi collaboratori stimano che la coppia di stelle abbia miliardi di anni, e il suo periodo orbitale sia comunque almeno tre volte più breve di quello delle altre tre binarie nane ultra-fredde scoperte.
Il team ha scoperto lo strano sistema binario esplorando i dati d’archivio. Hsu ei suoi collaboratori hanno sviluppato un algoritmo in grado di modellare una stella sulla base dei suoi dati spettrali. Analizzando lo spettro della luce emessa da una stella, gli astrofisici possono determinare la composizione chimica, la temperatura, la gravità e la rotazione della stella. Questa analisi mostra anche il movimento della stella mentre si avvicina e si allontana dall’osservatore: la sua velocità radiale. Esaminando i dati spettrali di LP 413-53AB, i ricercatori hanno notato che durante le prime osservazioni le due stelle erano approssimativamente allineate e che le loro linee spettrali si sovrapponevano, il che potrebbe suggerire che si trattasse di un’unica stella. Ma mentre le stelle si muovevano attraverso le loro orbite, le linee spettrali si muovevano in direzioni opposte, dividendosi in coppie nei dati successivi.
Hsu e il suo team si sono quindi resi conto che in realtà c’erano due stelle collegate in un binario estremamente stretto. Utilizzando il telescopio Keck, i ricercatori hanno quindi osservato da soli LP 413-53AB il 13 marzo 2022, osservandolo per alcune ore, per poi proseguire con altre osservazioni anche a luglio, ottobre e dicembre. binari convenzionali, che si evolvono relativamente lentamente, con questo sistema, i ricercatori potrebbero vedere le linee spettrali muoversi in tempo reale. E, Infine, le varie osservazioni hanno confermato quanto previsto dal modello di Hsu e dei suoi collaboratori.
Il periodo orbitale dedotto è 17h03min17s, il che implica una distanza tra le due stelle di soli 0,0082 UA, ovvero 1,23 milioni di km, (appena il 2% della distanza che separa Mercurio dal Sole). Una distanza che vale 18 volte il raggio di uno delle due stelle. Il rapporto di massa delle due componenti che viene calcolato è 0,834, e la loro rispettiva temperatura è di 2879 K e 2627 K (che è molto freddo per una stella), entrambe sono di tipo M9, stelle di massa molto bassa, inferiori a 0,1 masse solari. Il primo ha una massa stimata di circa 0,082 masse solari e il secondo di circa 0,068 masse solari, per un raggio che è di circa 0,1 raggio solare. Queste due stelle sono quindi quasi identiche.
Gli astrofisici ipotizzano che le stelle siano migrate l’una verso l’altra durante la loro evoluzione o che si siano unite dopo l’espulsione di un terzo membro stellare. Entrambi i casi dovrebbero produrre un binario con bassa eccentricità (come in questo caso) e rotazione sincrona data la breve durata della circolarizzazione mareale (~ 200.000 anni) e della sincronizzazione (~ 3000 anni) che ci si aspetta per stelle di questo tipo a questo distanza di separazione. La corrispondente velocità di rotazione equatoriale sincronizzata, ∼7 km/s per una stella di piccola massa completamente evoluta, è coerente con i valori osservati (proiezione di ∼3 km/s se l’asse di rotazione è allineato con l’asse del piano orbitale ).Tuttavia, saranno necessarie ulteriori osservazioni per testare queste idee. Piccolo dettaglio divertente: in LP 413-53AB, la distanza della zona abitabile è la stessa di quella dell’orbita stellare, il che rende impossibile la formazione di pianeti nella “zona abitabile” in questo sistema. Hsu ei suoi collaboratori notano infine che sebbene in questo sistema binario non sia presente alcuna interazione fisica, probabilmente lo è un’interazione magnetosferica, anche indiretta.
Le magnetosfere delle stelle di piccola massa si estendono infatti da 1 a 3 raggi stellari oltre la fotosfera e possono essere deformate dal potenziale gravitazionale del sistema. Tale interazione potrebbe spiegare le misurazioni radio altamente variabili della riga Hα che sono state riportate in letteratura e sarebbe di grande interesse secondo i ricercatori eseguire il monitoraggio spettrale ottico per cercare l’emissione in fase come si vede in altri sistemi di stelle nane. Trovare stelle binarie ultra-fredde rimane un’impresa rara. Ma non sappiamo se questi sistemi sono intrinsecamente rari o se è semplicemente perché non riusciamo a trovarli con i nostri attuali strumenti. LP 413-53AB fungerà ora da nuovo banco di prova per modelli dinamici di formazione ed evoluzione di sistemi multipli di massa molto bassa.
Fonti:
Discovery of the Exceptionally Short Period Ultracool Dwarf Binary LP 413-53AB Chih-Chun Hsu et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 945, Number 1 (1st march 2023) https://doi.org/10.3847/2041-8213/acba8c
Image credit: (ESO/L. Calçada)