Le osservazioni effettuate con un nuovo strumento sviluppato per l'uso con il telescopio da 2,1 metri (84 pollici) del Kitt Peak National Observatory della National Science Foundation hanno portato alla scoperta della binaria di nane bianche ad eclisse più veloce mai conosciuta. Con un periodo orbitale di soli 6,91 minuti, le stelle in rapida orbita dovrebbero essere una delle più forti sorgenti di onde gravitazionali rilevabili con LISA, il futuro rivelatore di onde gravitazionali spaziale.

I fitti "aldilà" delle stelle

Dopo essersi espansa in una gigante rossa alla fine della sua vita, una stella come il Sole alla fine si evolverà in una densa nana bianca, un oggetto con una massa come quella del Sole schiacciato fino a dimensioni paragonabili a quelle della Terra. Allo stesso modo, mentre le stelle binarie si evolvono, possono inghiottire il loro compagno nella fase di gigante rossa e avvicinarsi a spirale, alla fine lasciando dietro di sé una stretta binaria nana bianca. Si prevede che le binarie nane bianche con orbite molto strette siano forti sorgenti di radiazioni di onde gravitazionali. Sebbene si preveda di essere relativamente comune, tali sistemi si sono rivelati elusivi, con solo pochi identificati fino ad oggi.

Binario White Dwarf da record

Una nuova indagine del cielo notturno, attualmente in corso presso l'Osservatorio di Palomar e l'Osservatorio nazionale di Kitt Peak, sta cambiando questa situazione.

Ogni notte, Zwicky Transient Facility (ZTF) di Caltech, un'indagine che utilizza il telescopio da 48 pollici dell'Osservatorio Palomar, scruta il cielo alla ricerca di oggetti che si muovono, battito di ciglia, o altrimenti variare di luminosità. I candidati promettenti sono seguiti con un nuovo strumento, il dimostratore moltiplicatore di elettroni (KPED) da 84 pollici Kitt Peak, al telescopio Kitt Peak da 2,1 metri per identificare le binarie ad eclisse di breve periodo. KPED è progettato per misurare con velocità e sensibilità il cambiamento di luminosità delle sorgenti celesti.

Questo approccio ha portato alla scoperta di ZTF J1539+5027 (o J1539 in breve), una nana bianca binaria ad eclisse con il periodo più breve conosciuto fino ad oggi, solo 6,91 minuti. Le stelle orbitano così vicine che l'intero sistema potrebbe rientrare nel diametro del pianeta Saturno.

"Mentre la stella più fioca passa davanti a quella più luminosa, blocca la maggior parte della luce, risultando nello schema di lampeggio di sette minuti che vediamo nei dati ZTF, " spiega lo studente laureato Caltech Kevin Burdge, autore principale dell'articolo che riporta la scoperta, che appare nel numero di oggi della rivista Natura .

Una forte fonte di onde gravitazionali

Si prevede che le nane bianche in orbita ravvicinata si avvicineranno e si avvicineranno a spirale più velocemente, poiché il sistema perde energia emettendo onde gravitazionali. L'orbita di J1539 è così stretta che si prevede che il suo periodo orbitale diventerà misurabilmente più breve dopo solo pochi anni. Il team di Burdge è stato in grado di confermare la previsione della relatività generale di un'orbita che si restringe, confrontando i loro nuovi risultati con i dati d'archivio acquisiti negli ultimi dieci anni.

J1539 è una gemma rara. È una delle poche sorgenti note di onde gravitazionali, increspature nello spazio e nel tempo, che verranno rilevate dalla futura missione spaziale europea LISA (Laser Interferometer Space Antenna), che dovrebbe essere lanciato nel 2034. LISA, in cui la NASA gioca un ruolo, sarà simile al LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) della National Science Foundation, che ha fatto la storia nel 2015 effettuando la prima rilevazione diretta delle onde gravitazionali da una coppia di buchi neri in collisione. LISA rileverà le onde gravitazionali dallo spazio a frequenze più basse. J1539 è ben abbinato a LISA; la frequenza dell'onda gravitazionale di 4,8 mHz di J1539 è vicina al picco della sensibilità di LISA.

Continuano le scoperte per il telescopio storico

Il telescopio da 2,1 metri di Kitt Peak, il secondo grande telescopio da costruire nel sito, opera ininterrottamente dal 1964. La sua storia annovera molte importanti scoperte in astrofisica, come la foresta Lyman-alfa negli spettri quasar, la prima lente gravitazionale di una galassia, la prima nana bianca pulsante, e il primo studio completo della frequenza binaria di stelle come il Sole. L'ultimo risultato continua il suo venerabile track record.

Lori Allen, Il direttore dell'Osservatorio nazionale di Kitt Peak e direttore ad interim del NOAO afferma:"Siamo entusiasti di vedere che il nostro telescopio da 2,1 metri, ora ha più di 50 anni, rimane una potente piattaforma per la scoperta."

"Queste meravigliose osservazioni sono un'ulteriore prova che la scienza all'avanguardia può essere fatta su telescopi di dimensioni modeste come il 2,1 metri dell'era moderna, " aggiunge Chris Davis, Responsabile del programma NSF per NOAO.

Altre emozioni in vista!

Per quanto notevole, J1539 è stato scoperto con solo una piccola parte dei dati previsti da ZTF. È stato trovato nell'analisi iniziale del team ZTF di 10 milioni di fonti, considerando che il progetto alla fine studierà più di un miliardo di stelle.

"Solo mesi dopo essere stato online, Gli astronomi della ZTF hanno rilevato nane bianche che orbitano l'una intorno all'altra a un ritmo record, " afferma il vicedirettore della NSF per le scienze matematiche e fisiche, Anne Kinney. "È una scoperta che migliorerà notevolmente la nostra comprensione di questi sistemi, ed è un assaggio di sorprese che devono ancora venire."