Le macchie solari delle giganti rosse

IL FENOMENO È CORRELATO ALLA ROTAZIONE DI QUESTE GRANDI STELLE

Sino a non molti anni fa, le uniche macchie stellari conosciute erano quelle fotosferiche del Sole. Solo da pochi anni sono state trovate evidenze del fenomeno su altre stelle, spesso come risultato derivato dallo studio dei transiti planetari o della variabilità, sebbene non sempre dovuto all’affioramento di campi magnetici in superficie come per la nostra stella.

Grazie alle maggiori dimensioni intrinseche, alcune macchie stellari sono state osservate direttamente in alcune supergiganti rosse e indirettamente in altre giganti, scoprendo che il fenomeno è più comune di quanto creduto.

In particolare, uno studio basato su un campione di 4500 giganti rosse presenti nei dati del Telescopio spaziale Kepler della Nasa, condotto da scienziati dell’Mps in Germania e della New Mexico State University (Usa), ha rivelato che almeno l’8% delle giganti rosse manifesta macchie sulla superficie in conseguenza di forti campi magnetici, generati all’interno della stella da un processo a dinamo che coinvolge i moti convettivi e la rapida rotazione di gas elettricamente carico (plasma).

In certe zone, il campo magnetico impedisce al plasma caldo di affiorare in superficie, facendola apparire più scura a causa della temperatura più bassa rispetto all’area circostante. Nelle giganti rosse, i campi magnetici si sviluppano nella zona esterna convettiva; quindi, un ruolo cruciale per produrre un efficiente effetto dinamo è la velocità di rotazione in quegli strati. Non a caso, una maggiore manifestazione di macchie è stata riscontrata nelle giganti rosse dotate di veloce rotazione, presumibilmente indotta dalla presenza di un compagno stretto, oppure dopo aver inglobato una stella compagna o un grosso pianeta. Queste stelle, infatti, dovrebbero ruotare piuttosto lentamente sul proprio asse a causa dell’espansione subita, conservando il momento angolare.

Anche sulle giganti rosse le macchie si manifestano come sul Sole, apparendo in modo casuale e con un comportamento fotometrico ben riconoscibile da quello di un transito planetario. Il telescopio Kepler, con la sua mole imponente di dati omogenei raccolti in vari anni di funzionamento, ha fornito materiale di studio anche per ricerche non correlate alla missione primaria, cioè scoprire pianeti in transito. In quei dati è stata pure notata la variabilità atipica delle sorgenti, interpretata con la presenza di macchie fotosferiche che apparivano, attraversavano e scomparivano sul disco stellare. I tempi di attraversamento hanno permesso di calcolare le velocità di rotazione dopo essere state rapportate alle dimensioni della gigante su cui erano presenti. Le dimensioni di una gigante rossa sono proporzionali alla massa della stella e ciò comporta tempi di attraversamento differenti.

Il team, guidato da Patrick Gaulme e primo autore dello studio, si è domandato quali potessero essere le cause della rapida rotazione, rilevando che il 15% delle stelle esaminate apparteneva a sistemi stellari stretti, in genere con un compagno più piccolo e meno massiccio. In tali sistemi, le velocità di rotazione delle due parti si sincronizza, così la gigante rossa aumenta la propria a discapito della compagna, che invece rallenta. Di questa frazione, l’85% è costituito da stelle apparentemente singole che esibiscono un’alta velocità di rotazione, quindi il gruppo presume che esse abbiano inglobato un compagno stellare o planetario, guadagnando velocità.

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