A prima vista, sembrerebbe impossibile guardare dentro una stella. Un team internazionale di astronomi, sotto la guida di Earl Bellinger e Saskia Hekker del Max Planck Institute for Solar System Research di Göttingen, ha, per la prima volta, determinato la struttura interna profonda di due stelle in base alle loro oscillazioni.

il nostro sole, e la maggior parte delle altre stelle, sperimenta le pulsazioni che si diffondono attraverso l'interno della stella come onde sonore. Le frequenze di queste onde sono impresse sulla luce della stella, e può essere successivamente visto dagli astronomi qui sulla Terra. Simile a come i sismologi decifrano la struttura interna del nostro pianeta analizzando i terremoti, gli astronomi determinano le proprietà delle stelle dalle loro pulsazioni, un campo chiamato asterosismologia. Ora, per la prima volta, un'analisi dettagliata di queste pulsazioni ha permesso a Earl Bellinger, Saskia Hekker e i loro colleghi per misurare la struttura interna di due stelle lontane.

Le due stelle che hanno analizzato fanno parte del sistema 16 Cygni (noto come 16 Cyg A e 16 Cyg B) ed entrambe sono molto simili al nostro sole. "A causa della loro piccola distanza di soli 70 anni luce, queste stelle sono relativamente luminose e quindi ideali per la nostra analisi, ", afferma l'autore principale Earl Bellinger. "In precedenza, era possibile realizzare solo modelli degli interni delle star. Ora possiamo misurarli".

Per fare un modello dell'interno di una stella, gli astrofisici variano i modelli di evoluzione stellare finché uno di essi non si adatta allo spettro di frequenza osservato. Però, le pulsazioni dei modelli teorici spesso differiscono da quelle delle stelle, molto probabilmente a causa di una fisica stellare ancora sconosciuta.

Bellinger e Hekker decisero quindi di utilizzare il metodo inverso. Qui, hanno derivato le proprietà locali dell'interno stellare dalle frequenze osservate. Questo metodo dipende meno da ipotesi teoriche, ma richiede un'eccellente qualità dei dati di misurazione ed è matematicamente impegnativo.

Utilizzando il metodo inverso, i ricercatori hanno guardato più di 500, 000 km di profondità nelle stelle e ha scoperto che la velocità del suono nelle regioni centrali è maggiore di quanto previsto dai modelli. "Nel caso di 16 Cyg B, queste differenze possono essere spiegate correggendo quella che pensavamo fosse la massa e la dimensione della stella, " dice Bellinger. Nel caso di 16 Cyg A, però, non è stato possibile identificare la causa delle discrepanze.

È possibile che fenomeni fisici ancora sconosciuti non siano sufficientemente presi in considerazione dagli attuali modelli evolutivi. "Gli elementi che sono stati creati nelle prime fasi dell'evoluzione della stella potrebbero essere stati trasportati dal nucleo della stella ai suoi strati esterni, " spiega Bellinger. "Questo cambierebbe la stratificazione interna della stella, che poi influenza il modo in cui oscilla."

A questa prima analisi strutturale delle due stelle ne seguiranno altre. "Da dieci a 20 stelle aggiuntive adatte a tale analisi si possono trovare nei dati del Kepler Space Telescope, "dice Saskia Hekker, che guida il gruppo di ricerca sull'età stellare e l'evoluzione galattica (SAGE) presso l'Istituto Max Planck di Göttingen. Nel futuro, La missione TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA e il telescopio spaziale PLATO (Planetary Transits and Oscillation of Stars) pianificato dall'Agenzia spaziale europea (ESA) raccoglieranno ancora più dati per questo campo di ricerca.

Il metodo inverso offre nuove intuizioni che aiuteranno a migliorare la nostra comprensione della fisica che avviene nelle stelle. Questo porterà a migliori modelli stellari, che quindi migliorerà la nostra capacità di prevedere l'evoluzione futura del sole e di altre stelle nella nostra galassia.