Il telescopio ALMA osserva la stella supergigante R Leporis mai prima così in dettaglio

Le stelle, anche se di dimensioni centinaia di volte maggiori del Sole, sono così lontane da apparire comunque puntiformi. E così è stato fino a pochi decenni fa, quando si iniziarono ad usare tecniche interferometriche grazie alle quali diventava possibile "risolvere" le stelle (cioè vederle non più puntiformi) e misurarne le dimensioni.

Il continuo progresso tecnologico sta mettendo a nostra disposizione strumenti (telescopi e rivelatori) e tecniche di osservazione che oggi permettono di osservare oggetti sempre meno luminosi e con sempre maggiori dettagli

Il più recente esempio dei risultati di questo progresso tecnologico nella strumentazione e nelle strategie osservative ci viene offerto dal telescopio ALMA con l’osservazione della stella supergigante R Leporis. Di questa stella ALMA è riuscita a risolvere il disco mostrandone alcune caratteristiche mai osservate in precedenza.

Vediamo insieme le caratteristiche strumentali e di strategia osservativa che hanno portato a questo risultato.

Da cosa dipende la potenza di un telescopio

Le dimensioni dello specchio primario di un telescopio determinano la quantità di luce che il telescopio riesce a raccogliere. Maggiore è il suo diametro, maggiore è la quantità di luce proveniente dalla stella che esso riesce a raccogliere.

Le dimensioni dello specchio primario di un telescopio determinano anche il suo potere risolutivo, cioè la sua capacità risolvere (cioè di distinguere) oggetti molto vicini o particolari molto vicini di uno stesso oggetto.

Maggiore il diametro maggiore la capacità di vedere dettagli sempre più piccoli.

Questo è il motivo per cui vengono costruiti telescopi con specchi sempre più grandi. Si pensi che il telescopio ELT, Extremely Large Telescope, attualmente in costruzione, avrà uno specchio primario del diametro di 39 metri, composto di 798 singoli specchi esagonali, ciascuno di 1,4 metri di diametro.

Oltre a costruire telescopi con specchi sempre più grandi, nel corso degli anni si è sviluppata una tecnica, l’interferometria, che viene applicata con gran successo alle osservazioni astronomiche. In parole molto semplici, se due telescopi posti, ad esempio, ad una distanza di 50 metri l’uno dall’altro osservano la stessa stella e la luce da loro raccolta viene opportunamente combinata (fatta interferire) il risultato è come se la stella fosse stata osservata da un solo telescopio ma con uno specchio di 50 metri.

Il telescopio ALMA

ALMA, che sta per Atacama Large Millimeter Array (posizionato nel deserto di Atacama sulle Ande in Cile) è un telescopio assolutamente unico, costituito da una rete di ben 66 telescopi, chiamati antenne in quanto osservano a lunghezze d’onda millimetriche.

La radiazione raccolta da ciascuna antenna viene inviata ad una stazione che, con tecniche interferometriche, la combina così da produrre un’unica immagine dell’oggetto osservato, ma come se fosse osservato da un solo telescopio grande quanto tutta la rete.

Nel caso di ALMA è possibile variare la distanza tra le antenne, raggiungendo una distanza massima di 16 km. Quindi è come se ad osservare fosse un telescopio con un specchio del diametro di 16 km e la quantità di radiazione raccolta è la somma di quella raccolta dalle 66 antenne. Inoltre, ciascuna antenna è in grado di ricevere radiazione in diverse bande di frequenza (maggiore è la frequenza maggiore diventa il potere risolutivo).

La supergigante R Leporis è stata osservata da ALMA nella sua configurazione di massima risoluzione e con una nuova tecnica di calibrazione, ed i risultati sono veramente notevoli.

Gli autori di questo studio basato sulle osservazioni ALMA di R Leporis, a prima firma dell'astronomo Y. Asaki e che verrà a breve pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal, per far capire quanto elevata sia la risoluzione delle loro osservazioni, dicono che con questa risoluzione si potrebbe vedere un pullman di 10 metri sulla superficie della Luna.

La supergigante R Leporis

Le supergiganti sono stelle molto più massicce del Sole, a stadi evolutivi molto più avanzati del Sole. Si trova nella costellazione della Lepre ad una distanza di circa 1100 anni luce dalla Terra. Si tratta di una di quelle stelle che concluderanno la loro evoluzione con una esplosione di supernova liberando nello spazio circostante grande quantità di elementi pesanti, che sono stati prodotti nel suo interno.

ALMA è stato utilizzato con una configurazione delle antenne alla massima distanza reciproca e con una nuova tecnica di calibrazione la cui combinazione ha permesso di aumentare di un fattore 15 il suo potere risolutivo. L'immagine di sopra mostra la differenza tra le osservazioni passate di R Leporis, fatte sempre con ALMA, in cui non si vede nessun dettaglio e quella ottenuta con la nuova tecnica, in cui si notano diversi dettagli.

La supergigante R Leporis è stata osservata nelle bande elettromagnetiche del millimetrico. Ne è risultata l’immagine di copertina in cui il disco della stella è interamente risolto ed è possibile distinguere in esso regioni dominate da diversi meccanismi di emissione di radiazione elettromagnetica. In arancione è mostrata l’emissione nel sub-millimetrico che si origina sulla superficie della stella, in blu invece è mostrata l’emissione da parte dell’acido cianidrico presente nell’inviluppo atmosferico della stella. Infine le osservazioni mostrano che la stella è circondata da una struttura ad anello formata da gas che, via via sfuggendo alla stella, viene immesso nello spazio circostante.

La elevatissime potenzialità di ALMA nel risolvere le immagini di stelle supergiganti erano state già testate in passato con l'osservazione della stella Betelgeuse, di cui ALMA aveva mostrato il disco stellare risolto e la presenza di asimmetrie nella sua emissione di radiazione.

ALMA non mancherà di produrre altre immagini altrettanto eccezionali.