La strana forma del sole viene rivelata

Le stelle non svaniscono o no? Per migliaia di anni, gli astronomi hanno accettato l'idea che le luci nel cielo fossero fisse e immutabili. Anche quando è diventato chiaro che queste luci erano in realtà oggetti fisici come il sole, uno dei presupposti chiave per gli astrofisici è stato che attraversano grandi cambiamenti molto lentamente, su scale temporali di milioni o miliardi di anni.

E quando le stelle più massicce di tutte, molte volte più pesanti del sole, subiscono cambiamenti improvvisi e catastrofici mentre raggiungono la fine della loro vita, il loro passaggio è segnato dall'imperdibile faro cosmico di una supernova (si apre in una nuova scheda) esplosione, che brilla per molti mesi e potrebbe essere visibile anche in centinaia di milioni di anni luce.

Ma cosa succede se alcune stelle improvvisamente svaniscono dalla visibilità? Secondo tutto ciò che sappiamo sulle stelle, dovrebbe essere impossibile, ma negli ultimi anni un gruppo di astronomi ha deciso di vedere se accadono cose così impossibili, confrontando i dati di decenni di osservazioni.

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(Credito immagine: futuro)

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"VASCO è il progetto Vanishing and Appearing Sources during a Century of Observations", ha affermato Beatriz Villarroel del Nordic Institute for Theoretical Physics (si apre in una nuova scheda), Svezia. "In realtà siamo interessati a tutti i tipi di oggetti che svaniscono, ma idealmente mi piacerebbe trovare una stella che sia stata stabile e che sia stata lì nel cielo per tutto il tempo che possiamo ricordare e finché abbiamo dati per, e un giorno svanisce. E puoi puntare su di esso i più grandi telescopi del mondo e continuare a non vedere nulla".

Da quando Villarroel e i suoi colleghi hanno iniziato a lavorare al progetto nel 2017, hanno attirato molta attenzione da parte degli scienziati che vedono il potenziale nella ricerca di documenti storici: "Abbiamo astronomi di tutti i tipi di campi diversi interessati agli specialisti del progetto in galattica attiva nuclei [la fonte di energia di quasar intensamente brillanti nell'universo lontano], fisici stellari e scienziati SETI (si apre in una nuova scheda) [Ricerca di intelligenza extraterrestre] ognuno ha le sue ragioni per farsi coinvolgere."

Le stelle massicce possono autodistruggersi nelle supernove, ma queste sono difficili da non notare, poiché eclissano intere galassie per diversi mesi e lasciano dietro di sé resti surriscaldati. (Credito immagine: NASA, ESA)

Sebbene la nostra attuale comprensione suggerisca che le stelle cambiano solo molto lentamente e che drammatiche sparizioni dovrebbero lasciare tracce, ciò non vuol dire che tutte le stelle brillino costantemente. In effetti, il cielo è pieno di stelle variabili che pulsano e cambiano di luminosità. Villarroel sottolinea che VASCO parla di qualcosa di diverso. "Sappiamo che ci sono variabili, ma i loro tempi tendono ad essere al massimo di qualche anno. Vogliamo trovare qualcosa che vada da una stella completamente stabile a una semplice scomparsa del tutto, questo non è stato documentato, ed è il tipo di scoperta che potrebbe portare a una nuova fisica".

Catalogare il cielo

Gli ultimi anni hanno visto lo sviluppo di telescopi automatizzati in grado di catalogare l'intero cielo a una velocità che le precedenti generazioni di astronomi potevano solo sognare. Ad esempio, lo Zwicky Transient Facility (si apre in una nuova scheda) (ZTF) a Mount Palomar in California combina una fotocamera all'avanguardia con il venerabile Samuel Oschin Telescope (si apre in una nuova scheda).

Il suo campo visivo ultra ampio gli consente di osservare l'intero cielo di Palomar in sole tre notti, scansionando il piano della Via Lattea (si apre in una nuova scheda) due volte ogni notte. Ciò aumenta enormemente la probabilità di rilevare le eruzioni casuali note come esplosioni di luce transitorie che possono essere causate da intensi bagliori stellari su stelle lontane, ma possono anche essere associate ad alcuni degli eventi più violenti e rari dell'universo, come la misteriosa gamma -ray bursts (si apre in una nuova scheda) .

Tuttavia, c'è una grande differenza tra cercare le stelle che appaiono e quelle che scompaiono, come sottolinea Villarroel: "Progetti come lo ZTF funzionano su scale temporali molto brevi, ma se si verifica un evento molto raro in cui qualcosa svanisce dal cielo ogni 100 anni allora ci vuole davvero un lasso di tempo molto lungo per raccoglierlo.Nel nostro caso vogliamo trovare una stella scomparsa o effettivamente apparsa utilizzando un arco di tempo il più ampio possibile, abbinato ai migliori cataloghi dei tempi più antichi.

Utilizziamo i dati di 70 anni fa e li confrontiamo con i dati di oggi per vedere come potrebbe essere cambiato il cielo". Forse ironicamente, la ricerca del team di dati storici di alta qualità ha riportato i ricercatori a Palomar e al Samuel Oschin Telescope, che negli anni '50 produssero le lastre fotografiche per un'indagine all-sky che è stata poi scansionata dall'Osservatorio navale statunitense (opens in new tab) (USNO).Per una controparte moderna si sono affidati ai dati dei telescopi gemelli del Panoramic Survey Telescope e il sistema di risposta rapida (Pan-STARRS) presso l'Osservatorio Haleakal delle Hawaii.

Le lastre di rilevamento dell'USNO sono antecedenti a questa era del web e le esposizioni sono abbastanza lunghe da distinguere gli asteroidi come brevi scie contro le stelle. (Credito immagine: ESO)

"Tutti questi sondaggi sono disponibili gratuitamente e tutto è stato digitalizzato ed è online", ha affermato Villarroel. "Il nostro team IT dell'Università di Uppsala (si apre in una nuova scheda) ha sviluppato una pagina web di citizen science in cui è possibile fare clic e combinare le immagini su ml-blink.org (si apre in una nuova scheda). Abbiamo sviluppatori di giochi per computer che hanno cercato di creare il design più accattivante e abbiamo anche un'IA in fase di sviluppo.

Ci sono diversi modi per affrontare il problema, qualunque cosa ci dia i dati! Il punto è che le persone interessate possono recarsi lì per confrontare le immagini, e se sono molto curiose per qualche caso possono lasciare un commento, e noi li ricontatteremo e li informeremo del loro candidato. Ma abbiamo un bel po' di lavoro davanti a noi prima di poter dare seguito a tutto".

Ogni oggetto nel catalogo USNO contrassegnato come non avente una controparte evidente nei dati Pan-STARRS deve essere esaminato e confermato dal team. I ricercatori esaminano quindi la forma, la luminosità e altre caratteristiche per identificare se si tratta di un difetto sulle lastre fotografiche del rilievo originale.

"Non puoi mai garantire che non sia un difetto della piastra", ha detto Villarroel. "Ma puoi fare alcuni test per eliminare le cose più ovvie. Quindi vai ai cataloghi più profondi come lo Sloan Digital Sky Survey (SDSS) o il nuovo Dark Energy Camera Legacy Survey (si apre in una nuova scheda) per vedere se può trovare eventuali resti dell'oggetto su questi e, a seconda di ciò che trovi, potrebbe darti diversi tipi di candidati".

Il team confronta anche i candidati con i dati di Gaia (si apre in una nuova scheda) della European This Web Agency, che è attualmente impegnata a raccogliere dati di precisione per oltre un miliardo di stelle nella Via Lattea.

I ricercatori VASCO utilizzano i dati dell'osservatorio Gaia This Web delle agenzie europee This Web per ricontrollare le stelle "mancanti" candidate. (Credito immagine: ESA)

Candidati promettenti

Finora, l'indagine ha fornito più di 800 stelle apparentemente "mancanti", molte delle quali devono ancora essere elaborate e studiate in modo approfondito. E anche se non c'è una corrispondenza perfetta per l'oggetto ideale di Villarroel, un atto di fuga di una stella stabile e longeva, molti dei candidati che sono stati individuati sono ancora intriganti di per sé.

"Abbiamo trovato una serie di transitori di breve durata che appaiono su un'immagine, e poi non di nuovo. Questi rappresentano la maggior parte di ciò che abbiamo trovato finora, ma ci sono altre cose di cui non siamo ancora sicuri Abbiamo studiato alcuni di questi transitori di breve durata e non sembrano essere bagliori di nane M [le enormi esplosioni causate dai campi magnetici aggrovigliati di deboli stelle nane rosse (si apre in una nuova scheda) che potrebbero causarli per illuminare di un fattore 100 o più], o qualsiasi tipo di supernova. Penso che possiamo iniziare a escludere queste opzioni".

Altre opzioni che sembrano improbabili includono stelle variabili (si apre in una nuova scheda) e variabili cataclismiche o eruzioni di novae sulla superficie delle stelle nane bianche (si apre in una nuova scheda) nei sistemi binari (si apre in una nuova scheda). Nessuna delle sorgenti si trova vicino a una variabile nota, e la stella compagna in un sistema di nova dovrebbe essere debolmente visibile su alcune delle indagini moderne, anche quando la nana bianca non lo è.

Le stelle giganti rosse che invecchiano possono "scomparire" mentre perdono i loro strati esterni ed evolvono in nane bianche, ma il processo richiede centinaia di migliaia di anni e produce una nebulosa planetaria distintiva. (Credito immagine: NASA, ESA)

"Una possibilità è che potrebbero essere una sorta di bagliore ottico residuo da lampi di raggi gamma o esplosioni radio veloci (si apre in una nuova scheda)", ha affermato Villarroel. Le fonti di queste eruzioni cosmiche ad alta energia sono ancora poco conosciute, ma una previsione comune è che quando la loro produzione di energia diminuisce, dovrebbero passare attraverso un breve periodo di visibilità.

"Si prevede che tali esplosioni abbiano ampiezze super grandi di circa otto-dieci magnitudini, ma svaniscano in pochi minuti e non sembrano avere alcun tipo di controparte visibile quando osserviamo i luoghi con grandi telescopi. Ovviamente , con 800 candidati abbiamo ancora molto lavoro da fare e penso che, per essere chiari, sia quasi sicuramente un miscuglio di oggetti di diverso tipo", ha affermato.

Se quegli 800 candidati si rivelano contenere una stella evanescente ideale, quale potrebbe essere la possibile spiegazione?

Un'opzione potrebbe rivelarsi una cosiddetta supernova "fallita" (si apre in una nuova scheda) una stella davvero mostruosa con un nucleo così massiccio da collassare in un buco nero (si apre in una nuova scheda) e consumare il resto della stella dall'interno verso l'esterno, interrompendo il torrente di fusione nucleare che normalmente accompagna l'esplosione di una supernova e non lasciando alcun residuo visibile dietro.

I buchi neri possono formarsi al centro delle stelle nella Via Lattea. (Credito immagine: Getty Images)

Tuttavia, Villarroel pensa che le probabilità siano contro questa spiegazione, calcola che tali eventi dovrebbero verificarsi circa una volta ogni tre secoli nella nostra galassia, il che rende improbabile che il progetto VASCO si imbatta in uno per caso.

Al momento è difficile immaginare altri processi naturali che potrebbero portare alla semplice scomparsa di una stella e fino a quando non emergerà un candidato con caratteristiche che possono essere studiate, non ha senso speculare su una possibile nuova fisica che potrebbe essere coinvolta in questo atto di scomparsa cosmica. Tuttavia, ciò solleva un'altra possibilità che ha ispirato VASCO fin dall'inizio: l'idea che eventi astronomici apparentemente impossibili potrebbero rivelare l'esistenza di civiltà aliene avanzate.

Potenziali scoperte future

I telescopi di rilevamento Pan-STARRS all'Osservatorio Haleakal sull'isola hawaiana di Maui. (Credito immagine: Getty Images)

Poiché l'aumento delle dimensioni e della sensibilità del telescopio, insieme alla potenza di calcolo, ha portato l'astronomia nella sua era dei "big data", molti scienziati del SETI hanno sostenuto (si apre in una nuova scheda) che è più probabile che rileveremo la presenza di alieni attraverso l'altrimenti -comportamenti inspiegabili di stelle e altri oggetti rispetto a noi da segnali radio trasmessi deliberatamente o accidentalmente nella nostra direzione da vita aliena.

La teoria è che se le civiltà diventano sufficientemente avanzate, è probabile che almeno alcune di esse svilupperanno la tecnologia richiesta per l'ingegneria stellare, che altererebbe l'aspetto delle stelle in modi altrimenti inspiegabili. Un classico esempio di ciò è la " sfera di Dyson (si apre in una nuova scheda)" un alone di centrali elettriche in orbita che sarebbe il modo più efficiente per estrarre energia da una stella.

Una civiltà aliena davvero avanzata potrebbe far scomparire le stelle in vari modi, magari bloccando la loro luce circondandole con sfere di Dyson. (Credito immagine: Alamy)

L'autore di fantascienza Arthur C. Clarke (si apre in una nuova scheda) ha affermato nella sua Terza Legge che "qualsiasi tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile dalla magia". Se non si potesse trovare una causa naturale per una scomparsa stellare, allora l'influenza di extraterrestri intelligenti sembrerebbe sicuramente una spiegazione più probabile del soprannaturale.

"Per quanto riguarda SETI, ci sono diversi modi di pensarci", ha detto Villarroel. "Sfere di Dyson e altre strutture, fari che vengono accesi e spenti, o puntano nella nostra direzione per un certo tempo, o forse ci sono modi in cui una civiltà può effettivamente sbarazzarsi delle stelle che si intromettono".

Anche i transitori rossi che il team ha individuato finora potrebbero avere una possibile causa artificiale: "Certo, le prime ipotesi a cui andiamo sono naturali e non abbiamo ancora motivo di escluderle ma se fossi nel mio extraterrestre modalità di speculazione, immagino che un raggio laser (si apre in una nuova scheda) potrebbe anche produrre un transitorio rosso di questo tipo".

Una possibilità straordinaria è che le "stelle" che scompaiono siano in realtà enormi astronavi che si muovono attraverso questa Rete, nel qual caso potrebbero non essere disperse, ma in movimento. (Credito immagine: Getty Images)

Mentre Villarroel accenna a scoperte entusiasmanti che sono già emerse dai dati e attendono la pubblicazione ufficiale, nel frattempo il progetto VASCO continua. Molti dei candidati individuati finora attendono ancora una corretta conferma e analisi, e finora solo un quarto del cielo è stato effettivamente controllato. Si spera che ulteriori progressi vengano accelerati da un numero maggiore di scienziati cittadini volontari e da nuovi metodi di automazione attualmente in fase di sviluppo in collaborazione con l' Osservatorio virtuale spagnolo (si apre in una nuova scheda).

"Non conosciamo alcun processo in cui una stella svanirebbe, ad eccezione di questa ipotetica supernova fallita", riflette Villarroel. "Pertanto le stelle evanescenti diventano interessanti perché non abbiamo osservato tali cose in natura. Il principio principale era cercare cose che considereremmo impossibili".

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