Il concetto di questo artista illustra come la "stella di zucca" più estrema trovata da Kepler e Swift si confronta con il sole. Entrambe le stelle sono mostrate in scala. KSw 71 è più grande, più fresco e più rosso del sole e ruota quattro volte più velocemente. La rotazione rapida fa sì che la stella si appiattisca in una forma di zucca, che si traduce in poli più luminosi e un equatore più scuro. La rapida rotazione porta anche a maggiori livelli di attività stellare come macchie stellari, bagliori e protuberanze, producendo emissione di raggi X su 4, 000 volte più intenso del picco di emissione del sole. Si pensa che KSw 71 si sia formato di recente in seguito alla fusione di due stelle simili al sole in un sistema binario stretto. Credito:Goddard Space Flight Center della NASA/Francis Reddy
Gli astronomi, utilizzando le osservazioni delle missioni Kepler e Swift della NASA, hanno scoperto una serie di stelle in rapida rotazione che producono raggi X a oltre 100 volte i livelli di picco mai visti dal sole. Le stelle, che girano così veloci da essere schiacciati in forme simili a zucche, si pensa che siano il risultato di sistemi binari stretti in cui due stelle simili al sole si fondono.
"Queste 18 stelle ruotano in media in pochi giorni, mentre il sole impiega quasi un mese, " ha detto Steve Howell, un ricercatore senior presso l'Ames Research Center della NASA a Moffett Field, California, e leader della squadra. "La rapida rotazione amplifica lo stesso tipo di attività che vediamo sul sole, come macchie solari e brillamenti solari, e essenzialmente lo manda in overdrive."
Il membro più estremo del gruppo, un gigante arancione di tipo K soprannominato KSw 71, è più di 10 volte più grande del sole, ruota in soli 5,5 giorni, e produce emissione di raggi X 4, 000 volte più grande del sole al massimo solare.
Queste rare stelle sono state trovate come parte di un'indagine a raggi X del campo visivo originale di Keplero, una porzione di cielo comprendente parti delle costellazioni del Cigno e della Lira. Da maggio 2009 a maggio 2013, Keplero misurò la luminosità di oltre 150, 000 stelle in questa regione per rilevare l'oscuramento regolare dei pianeti che passano davanti alle loro stelle ospiti. La missione ha avuto un enorme successo, rete più di 2, 300 esopianeti confermati e quasi 5, 000 candidati fino ad oggi. Una missione estesa in corso, chiamato K2, continua questo lavoro in aree del cielo situate lungo l'eclittica, il piano dell'orbita terrestre intorno al sole.
"Un vantaggio collaterale della missione Kepler è che il suo campo visivo iniziale è ora una delle parti del cielo meglio studiate, " ha detto il membro del team Padi Boyd, un ricercatore presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che ha progettato il sondaggio Swift. Per esempio, l'intera area è stata osservata alla luce infrarossa dal Wide-field Infrared Survey Explorer della NASA, e il Galaxy Evolution Explorer della NASA ne ha osservato molte parti nell'ultravioletto. "Il nostro gruppo stava cercando sorgenti di raggi X variabili con controparti ottiche viste da Kepler, galassie particolarmente attive, dove un buco nero centrale guida le emissioni, " lei spiegò.
Usando i telescopi a raggi X e ultravioletti/ottici a bordo della Swift, i ricercatori hanno condotto il Kepler-Swift Active Galaxies and Stars Survey (KSwAGS), imaging di circa sei gradi quadrati, o 12 volte la dimensione apparente di una luna piena, nel campo di Keplero.
"Con KSwAGS abbiamo trovato 93 nuove sorgenti di raggi X, circa equamente diviso tra galassie attive e vari tipi di stelle a raggi X, " ha detto il membro del team Krista Lynne Smith, uno studente laureato presso l'Università del Maryland, College Park che ha guidato l'analisi dei dati Swift. "Molte di queste fonti non sono mai state osservate prima nei raggi X o nella luce ultravioletta".
Per le sorgenti più luminose, il team ha ottenuto gli spettri utilizzando il telescopio da 200 pollici del Palomar Observatory in California. Questi spettri forniscono ritratti chimici dettagliati delle stelle e mostrano chiare prove di una maggiore attività stellare, linee diagnostiche particolarmente forti di calcio e idrogeno.
I ricercatori hanno utilizzato le misurazioni di Kepler per determinare i periodi di rotazione e le dimensioni di 10 stelle, che vanno da 2,9 a 10,5 volte più grandi del sole. Le loro temperature superficiali variano da un po' più calde a leggermente più fresche del sole, che abbracciano principalmente i tipi spettrali da F a K. Gli astronomi classificano le stelle come subgiganti e giganti, che sono fasi evolutive più avanzate di quelle del sole causate da un maggiore esaurimento della loro fonte di combustibile primaria, idrogeno. Tutti loro alla fine diventeranno stelle giganti rosse molto più grandi.
Un documento che dettaglia i risultati sarà pubblicato nell'edizione del 1 novembre del Giornale Astrofisico ed è ora disponibile online.
Quarant'anni fa, Ronald Webbink all'Università dell'Illinois, Urbana-Champaign ha notato che i sistemi binari stretti non possono sopravvivere una volta che la riserva di carburante di una stella diminuisce e inizia ad allargarsi. Le stelle si uniscono per formare un'unica stella in rapida rotazione che inizialmente risiede in un cosiddetto disco di "escrezione" formato dal gas espulso durante la fusione. Il disco si dissipa nei successivi 100 milioni di anni, lasciando dietro di sé un molto attivo, stella che gira rapidamente.
Howell e i suoi colleghi suggeriscono che le loro 18 stelle KSwAGS si siano formate da questo scenario e solo di recente abbiano dissipato i loro dischi. Identificare così tante stelle che attraversano una fase di sviluppo così breve dal punto di vista cosmico è una vera manna per gli astronomi stellari.
"Il modello di Webbink suggerisce che dovremmo trovare circa 160 di queste stelle nell'intero campo di Keplero, " ha detto la co-autrice Elena Mason, ricercatore presso l'Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio Astronomico di Trieste. "Quello che abbiamo trovato è in linea con le aspettative teoriche quando teniamo conto della piccola porzione del campo che abbiamo osservato con Swift".
Il team ha già esteso le proprie osservazioni Swift a campi aggiuntivi mappati dalla missione K2.
Ames gestisce le missioni Kepler e K2 per la direzione della missione scientifica della NASA. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, gestito lo sviluppo della missione Keplero. Ball Aerospace &Technologies Corp. gestisce il sistema di volo con il supporto del Laboratorio di fisica atmosferica e spaziale dell'Università del Colorado a Boulder.
Goddard gestisce la missione Swift in collaborazione con la Pennsylvania State University di University Park, il Los Alamos National Laboratory nel New Mexico e Orbital Sciences Corp. a Dulles, Virginia. Altri partner includono l'Università di Leicester e il Mullard Space Science Laboratory nel Regno Unito, Osservatorio di Brera e Agenzia Spaziale Italiana in Italia, con ulteriori collaboratori in Germania e Giappone.
