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Le stelle doppie

articolo di Mecacci Ilaria

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Alle nostre latitudini è visibile una costellazione che non tramonta mai, osservabile tutto l'anno e a ogni ora della notte: l'Orsa Maggiore. In essa ha sede il Gran Carro, asterismo di sette stelle luminose. È forse la figura più semplice da rintracciare in cielo e racchiude una piccola curiosità. Si provi ad osservare la stella centrale del timone. Appena la vista si sarà abituata al buio, pian piano la stella svelerà una piccola compagna al suo fianco. Si tratta delle stelle Mizar, più luminosa, e Alcor, meno brillante. Tale "fenomeno", molto comune in cielo, prende il nome di sistema doppio. Se le stelle doppie hanno anche altre compagne, il sistema è detto triplo, quadruplo o multiplo. Un modo per identificare le componenti di una stella doppia è usare le lettere dell'alfabeto latino: per esempio, nella stella di Ercole Ras Algethi, risolvibile come doppia al telescopio, le due componenti sono indicate con Ras Algethi A e Ras Algethi B; se le stelle sono più di due si utilizzeranno anche le altre lettere dell'alfabeto.

Una prima classificazione per tali stelle è quella in doppie ottiche e doppie fisiche. Le doppie ottiche appaiono doppie solo per un effetto prospettico ma, nella realtà, sono molto lontane tra di loro nello spazio e, soprattutto, non hanno un centro comune di rotazione. Le doppie fisiche, o binarie, sono stelle doppie vere e proprie: le componenti sono legate dalla mutua attrazione gravitazionale, che le obbliga a ruotare intorno al comune baricentro; un sistema fisico con più di due stelle è detto ternario, quaternario e così via. Ad oggi si conoscono quasi ottantamila sistemi multipli di stelle, dei quali solo pochi sono rivelabili ad occhio nudo; tutti gli altri necessitano dell'uso di appositi strumenti come un binocolo o un telescopio o addirittura misure fotometriche e spettroscopiche.

Un criterio di classificazione delle binarie, cioè delle doppie vere e proprie, tiene conto del metodo con cui la duplicità viene rivelata; si parla così di binarie visuali, fotometriche, spettroscopiche e astrometriche. Le stelle binarie visuali sono quelle visibili già ad occhio nudo o con strumenti ottici: tra queste la coppia Mizar-Alcor o Albireo (divisa in Albireo A ed Albireo B) nel Cigno. La maggior parte delle stelle doppie non è visuale: le stelle componenti - o perché troppo lontane da noi o perché troppo vicine tra loro - si confondono in una sola e, per rivelare la loro natura binaria, occorre utilizzare altri metodi. Le binarie fotometriche si individuano da variazioni luminose prodotte dal reciproco passaggio di una di fronte all'altra; vengono anche chiamate variabili ad eclisse e appaiono troppo vicine tra di loro per essere separate visualmente. Se si immagina di essere su Marte e di veder transitare la Terra di fronte al Sole, la luminosità della nostra stella risulterà in minima parte"offuscata"; la stessa cosa accade quando una stella passa di fronte alla compagna: gli strumenti sulla Terra vedono un abbassamento della luminosità, che svela la presenza di una compagna non visibile ad occhio nudo. Le binarie spettroscopiche si riconoscono solo dallo spostamento delle righe dello spettro causato dal loro rapido avvicinamento o allontanamento dalla Terra (effetto Doppler). Un ulteriore tipo di stelle doppie sono le binarie astrometriche. Costituiscono i sistemi più difficili da studiare: soltanto una stella del sistema si rende visibile, la compagna non è direttamente osservabile perché di solito molto più debole. Per questi sistemi si utilizzano procedimenti matematici legati alle leggi di Keplero o alla definizione di centro di massa, attraverso cui è possibile stimare la massa della stella invisibile mediante l'analisi della stella più massiva. Questo metodo di rilevamento delle binarie viene anche utilizzato per localizzare i pianeti extrasolari che orbitano attorno ad una stella.

La bellezza delle stelle doppie risiede anche nella loro suggestiva colorazione. Le stelle, in generale, sono colorate: anche ad occhio nudo si può osservare che alcune stelle molto brillanti sfumano verso l'arancione o altre verso l'azzurro. Il colore delle stelle è strettamente collegato alla loro temperatura superficiale, esattamente come accade per un pezzo di ferro che, a mano a mano che viene riscaldato, passa dal rosso cupo, al giallo fino al bianco abbagliante. Quando si osserva una stella doppia al telescopio, le eventuali differenze di colore vengono messe ancora più in risalto tanto da essere una visione molto suggestiva, come accade per Albireo, una delle più belle doppie del cielo, costituita da due elementi di colore contrastante: una gialla (Albireo A, stella gigante) ed una blu (Albireo B, nana blu). A volte, il colore delle stelle doppie può risultare illusorio: tra due stelle bianche, ad esempio, la più debole appare di colore grigio-verdastro o azzurro. Così come, se la stella luminosa è fortemente colorata, una compagna bianca e più debole viene percepita del colore complementare: quindi se la principale tende all'arancione, la compagna appare di colore più blu di quanto non sia in realtà.

Se Albireo è la stella doppia più bella e colorata del cielo, Alcor e Mizar sono le più "curiose". La coppia era già nota nel X secolo. Con l'avvento dei telescopi, ci si accorse che Mizar è a sua volta costituita da una coppia di stelle, Mizar A e Mizar B: divenne la prima binaria fisica mai scoperta. Nel 1889 l'astronomo Pickering sottopose Mizar A ad una misurazione spettroscopica e notò nello spettro evidenti tracce di effetto doppler: la sola spiegazione era che la stella fosse costituita a sua volta da due stelle distinte con un periodo di rivoluzione di circa venti giorni; era la prima doppia spettroscopica scoperta. Nel 1908 lo spettroscopio fu rivolto anche verso Mizar B e svelò la presenza di una compagna con un periodo di rivoluzione di sei mesi. Alcor non fu da meno e, una volta sottoposta a misurazione spettroscopica, si rivelò a sua volta un sistema binario di cui però non si conoscono ancora ulteriori dettagli. Quindi quella che sembra essere nel cielo una stella brillante con una compagna più debole al suo fianco è in realtà un probabile sistema sestuplo di stelle. L'effettiva relazione gravitazionale tra Alcor e Mizar non è ancora stata accertata con chiarezza a causa della grande distanza tra le due. L'interpretazione più probabile è che le due siano realmente legate da una mutua attrazione, ma ad una distanza talmente grande (circa tre mesi luce) da rendere vano ogni tentativo di collegarle anche sulla scala temporale di osservazione dell'ordine dei secoli che hanno accompagnato lo studio di questo affascinante sistema


 
La doppia Albire...
La doppia Albire...

 
osservatorio
Questo articolo è stato pubblicato sul giornalino Pulsar (numero 34, anno 2011)

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