Questa immagine della navicella spaziale Kepler della NASA mostra i membri dell'ammasso stellare delle Pleiadi ripresi durante la Campagna 4 della Missione K2. Il cluster si estende su due dei 42 dispositivi ad accoppiamento di carica (CCD) che compongono la fotocamera da 95 megapixel di Kepler. Le stelle più luminose dell'ammasso – Alcione, Atlante, Elettra, Maia, Merope, Taigeta, e Pleione – sono visibili ad occhio nudo. Keplero non è stato progettato per guardare stelle così luminose; fanno saturare la fotocamera, portando a lunghi picchi e altri artefatti nell'immagine. Nonostante questo grave degrado dell'immagine, la nuova tecnica ha permesso agli astronomi di misurare con attenzione i cambiamenti di luminosità di queste stelle mentre il telescopio Kepler le osservava per quasi tre mesi. Credito:NASA / Università di Aarhus / T. White
Le Sette Sorelle, come li conoscevano gli antichi greci, sono ora noti agli astronomi moderni come l'ammasso stellare delle Pleiadi, un insieme di stelle visibili ad occhio nudo e studiato per migliaia di anni dalle culture di tutto il mondo. Ora il dottor Tim White del Centro di astrofisica stellare dell'Università di Aarhus e il suo team di astronomi danesi e internazionali hanno dimostrato una nuova potente tecnica per osservare stelle come queste, che normalmente sono troppo luminosi per essere guardati con telescopi ad alte prestazioni. Il loro lavoro è pubblicato nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
Utilizzando un nuovo algoritmo per migliorare le osservazioni del telescopio spaziale Kepler nella sua missione K2, il team ha eseguito lo studio più dettagliato finora sulla variabilità di queste stelle. I satelliti come Kepler sono progettati per cercare pianeti in orbita attorno a stelle lontane cercando il calo di luminosità mentre i pianeti passano davanti, e anche per fare asterosismologia, studiare la struttura e l'evoluzione delle stelle rivelate dai cambiamenti nella loro luminosità.
Poiché la missione Kepler è stata progettata per osservare migliaia di deboli stelle alla volta, alcune delle stelle più luminose sono in realtà troppo luminose per essere osservate. Puntare un raggio di luce da una stella luminosa in un punto su un rilevatore di fotocamera causerà la saturazione dei pixel centrali dell'immagine della stella, che provoca una perdita di precisione molto significativa nella misurazione della luminosità totale della stella. Questo è lo stesso processo che provoca una perdita di gamma dinamica sulle normali fotocamere digitali, che non possono vedere dettagli deboli e luminosi nella stessa esposizione.
"La soluzione per osservare le stelle luminose con Keplero si è rivelata piuttosto semplice, ", ha affermato l'autore principale, il dott. Tim White. "Siamo principalmente preoccupati per i relativi, più che assoluto, variazioni di luminosità. Possiamo semplicemente misurare questi cambiamenti da pixel insaturi vicini, e ignorare del tutto le aree sature."
Ma i cambiamenti nel movimento del satellite e le leggere imperfezioni nel rivelatore possono ancora nascondere il segnale della variabilità stellare. Per superare questo, gli autori hanno sviluppato una nuova tecnica per pesare il contributo di ogni pixel per trovare il giusto equilibrio dove si annullano gli effetti strumentali, rivelando la vera variabilità stellare. Questo nuovo metodo è stato chiamato fotometria dell'alone, un algoritmo semplice e veloce che gli autori hanno rilasciato come software open source gratuito.
Le fluttuazioni di luminosità uniche di ogni stella rivelano indizi sulle loro proprietà fisiche come le dimensioni e la velocità di rotazione. La maggior parte delle stelle luminose delle Pleiadi sono un tipo di stella variabile chiamata stella B a lenta pulsazione, ma Maia è diversa, e mostra la prova di una grande macchia chimica che attraversa la sua superficie mentre la stella ruota con un periodo di dieci giorni. Credito:Università di Aarhus / T. White
La maggior parte delle sette stelle si rivela essere stelle B che pulsano lentamente, una classe di stelle variabili in cui la luminosità della stella cambia con periodi di un giorno. Le frequenze di queste pulsazioni sono la chiave per esplorare alcuni dei processi poco conosciuti nel nucleo di queste stelle.
La settima stella, Maia, è diverso:varia con un periodo regolare di 10 giorni. Precedenti studi hanno dimostrato che Maia appartiene a una classe di stelle con concentrazioni superficiali anomale di alcuni elementi chimici come il manganese. Per vedere se queste cose erano correlate, una serie di osservazioni spettroscopiche sono state effettuate con il telescopio Hertzsprung SONG.
"Ciò che abbiamo visto è che i cambiamenti di luminosità visti da Keplero vanno di pari passo con i cambiamenti nella forza di assorbimento del manganese nell'atmosfera di Maia, " ha detto la dottoressa Victoria Antoci, co-autore del lavoro e Assistant Professor presso il Centro di Astrofisica Stellare, Università di Aarhus. "Concludiamo che le variazioni sono causate da una grande macchia chimica sulla superficie della stella, che entra ed esce dalla vista mentre la stella ruota con un periodo di dieci giorni."
"Sessant'anni fa, gli astronomi pensavano di poter vedere la variabilità in Maia con periodi di poche ore e suggerirono che questa fosse la prima di un'intera nuova classe di stelle variabili che chiamarono "Variabili Maia", "Bianco ha detto, "ma le nostre nuove osservazioni mostrano che Maia non è di per sé una variabile Maia!"
In questo studio non sono stati rilevati segni di transiti esoplanetari, ma gli autori mostrano che il loro nuovo algoritmo può raggiungere la precisione che sarà necessaria a Kepler e ai futuri telescopi spaziali come il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) per rilevare pianeti in transito con stelle luminose come la nostra vicina stella Alpha Centauri. Queste stelle luminose vicine sono i migliori bersagli per future missioni e strutture come il James Webb Space Telescope, che dovrebbe essere lanciato alla fine del 2018.
