ricerca di stelle vicine al sole

Cortina Astronomica
anno 2011
RICERCA DI STELLE VICINE AL SOLE
di Vittorio B. Goretti
Si tratta della descrizione di una ricerca scaturita da un’ipotesi formulata dal Prof. Mario G.
Fracastoro, che ha portato alla scoperta di un
procedimento per individuare fra le stelle rosse
quali sono giganti e quali nane. L’ ipotesi è stata
verificata con misure di “parallasse” eseguite nell’
arco di un anno e dalle osservazioni risulta che il
metodo è valido. In seguito a tale ricerca si è giunti
ad una scoperta imprevedibile e sconcertante.
Le misure di parallasse, condotte all’Osservatorio “610” di Pianoro (BO) ed effettuate su un
primo campione di stelle, non corrispondono
a quelle riportate sui Cataloghi “TYCHO” e
HIPPARCO”.
Per determinare la distanza di una stella è
consuetudine considerare quelle che presentano
un notevole moto proprio. Il procedimento per il
calcolo della distanza è quello della “ Parallasse
trigonometrica”.
Nell’articolo , di Mario G. Fracastoro, apparso
sulla rivista N. 29 de “ l’astronomia “ (gennaio
1984), viene descritto ampiamente come sono state individuate le stelle “ nei dintorni del sole “ a tutt’oggi conosciute. Esse
presentano effettivamente un notevole moto proprio. Tuttavia M. Fracastoro scrive testualmente: “Potrebbe verificarsi il
caso che la stella si muova proprio di conserva con il nostro Sole e quindi ci appaia ferma, (cioè con piccolo moto proprio),
confondendosi con le stelle molto lontane. Per questo, sebbene i moti propri siano stati esaminati sistematicamente,
esistono verosimilmente astri di debole luminosità intrinseca a noi molto vicini, dei quali ignoriamo la vera distanza”. Le
stelle cosiddette vicinissime, racchiuse in una sfera di
5.2 parsec (17 anni luce), sono 56.
Tali stelle sono state selezionate, come già detto, esaminando i loro moti propri. La maggior parte di queste
stelle è del tipo “ nana rossa “. Ignorando inizialmente
i cataloghi, la mia ricerca è rivolta essenzialmente alle
stelle nane rosse , con magnitudine apparente compresa
fra la 10^ e la 8^.
Il problema principale è che fra le stelle rosse ci sono
anche le “giganti” (rare) e le “supergiganti” (rarissime).
Come si può distinguere una nana rossa da una
gigante? Occorre trovare un metodo per poter fare una
selezione.
L’ idea che mi è venuta è di seguito esposta, ma prima è
necessaria una premessa: esaminando il diagramma di
Hertzsprung-Russel (H-R) si può notare come le stelle
giganti rosse e le stelle nane rosse siano praticamente
indistinguibili perché presentano la stessa temperatura
superficiale espressa con l’ indice di colore (B-V).
Allora, una stella che appare rossa può essere una
gigante lontana oppure una nana vicina.
Ecco l’ Idea. Ho costruito un grafico con due indici di colore, il (V-R) in funzione del (B-V). Ebbene le giganti rosse si
separano nettamente dalle nane rosse. Le stelle giganti rosse hanno l’ indice (V-R) praticamente uguale a zero. Le stelle
nanne rosse invece si distribuiscono lungo una linea diagonale; tutto ciò si deduce dal grafico 1.
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Determinare la tipologia di stella
1°) Con il programma “ GUIDE 8 “ (www.projectpluto.com), e i dischi CD del catalogo dell’ USNO, ho esaminato sullo
schermo del computer zone di cielo di circa 2° x 2°. (Il programma GUIDE 8 mostra le stelle con dei colori, ed è facile
individuare quelle rosse). Ho scelto le stelle di magnitudine apparente compresa fra la 8^ e la 10^, questo per avere la
certezza che siano abbastanza vicine e determinato i valori delle magnitudini R, B, V forniti dal catalogo USNO.
2°) Calcolato gli indici di colore (B-V) e (V-R), che poi riporto sul grafico 1. Quando (V-R) risulta compreso fra 1 e 1.4 la
stella “dovrebbe essere” una nana rossa.
3°) Procedo poi alle misure di parallasse per verificare se il risultato è come previsto. (ovviamente per mezzo di un
congruo numero di immagini effettuate all’ Osservatorio di Pianoro n. 610).
Verifica su stelle nane rosse note
da lungo tempo
Come prima cosa ho verificato il programma
di calcolo prendendo in esame stelle nane
vicine al sole note da lungo tempo, come
la Stella di Barnard e la V1054 Ophiuchi.
Il procedimento per le misure di parallasse
è quello classico.
Gli accorgimenti per trovare l’ angolo
di parallasse sono pochi ma essenziali.
Le immagini debbono essere riprese a
distanza di 6 mesi e quando il sole si trova
in “quadratura”. In tal modo il diametro
dell’ orbita terrestre è perpendicolare alla
direzione di vista della stella.
I risultati riassunti nelle seguenti tabelle
concordano entro gli errori, perciò si
deduce che il procedimento di calcolo è
affidabile.
Stella di Barnard = GSC 425 2502 = HIP 87937
Osservatorio 610
Parallasse (“)
0.572 ± 0.070
Moto p. A.R. (“)
-0.804 ± 0.020
Moto p. Dec. (“) +10.332 ± 0.020
(B-V) e (V-R)
1.6 / 0.9
Distanza (a.l.)
5.7 ± 0.6
Luminosità
0.00044
M assoluta
13.2
Catalogo Hipparco
0.54901 ± 0.00158
-0.78784 ± 0.00161
+10.362 ± 0.00129
1.57 /??
5.941 ± 0.017
0.0004215
13.24
V1054 Ophiuchi = GSC 5642 1503 = HIP 82817
Osservatorio 610
Parallasse (“)
0.158 ± 0.050
Moto p. A.R. (“)
- 0.808 ± 0.020
Moto p. Dec. (“) - 0.890 ± 0.020
(B-V) e (V-R)
2.0 / 1.4
Distanza (a.l.)
20.0 ± 5
Luminosità
0.006
M assoluta
10.4
Catalogo Hipparco
0.17423 ± 0.00390
-0.82934 ± 0.00408
-0.87881 ± 0.00248
1.553 /??
18.72 ± 0.42
0.0068
10.23
Qui di seguito presento una tabella dei risultati ottenuti su alcune stelle rosse selezionate in base all’indice di colore
(V-R) compreso fra 1 e 1.7 .
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N° GSC
1304 1027
1304 373
1300 1404
708 904
705 1253
(B-V)
2 1.8
2.1
2.5
2.0
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(V-R)
1.2
1.1
1.3
1.7
1.2
Parallasse (“)
0.443 ± 0.09
0.416 ± 0.07
0.232 ± 0.09
0.213 ± 0.07
0.331 ± 0.03
distanza (a.l.)
7.4 ± 1
7.8 ± 1
14.0 ± 3
15.3 ± 3
9.9 ± 2
A questo punto ho confrontato
i miei risultati con i dati riportati dai
cataloghi Hipparco e Tycho. (faccio
presente che i calcoli sono eseguiti
con un programma su foglio elettronico). La sorpresa è che le parallassi
non corrispondono! Ad esempio, le
due stelle 1304 1027 e 1304 373 si
trovano, almeno dai miei calcoli, a
circa 8 anni luce, mentre il catalogo
Tycho riporta: stella GSC 1304 1027
parallasse 0.185 +/- 0-086 ; d = 17.6
+/- 8.2 a.l. (il che potrebbe essere in
accordo con il mio valore), ma per
l’altra stella GSC 1304 373, la parallasse è -0.011 +/- 0.074. Trovandosi
nello stesso campo fotografato della
stella precedente, dovrebbe essere,
secondo il catalogo Thyco oltre l’infinito, perché presenta parallasse
negativa e un valore molto piccolo.
Il problema è che ho usato le stesse immagini e le stesse stelle di campo per entrambe le misure e quindi, o sono
sbagliate le misure fatte da me, oppure per una delle stelle del catalogo sono riportati dati errati, (il segno negativo
potrebbe essere un errore di stampa).
Termino con due stelle, che si trovano nello stesso campo fotografato, e che mi hanno lasciato sbalordito:
V397 And = GSC 3233 1677 = HIP 117691
Osservatorio 610
Parallasse (“)
0.207 ± 0.050
Moto p. A.R. (“)
0.013 ± 0.010
Moto p. Dec. (“) 0.000 ± 0.010
(B-V) e (V-R)
1.9 / 1.2
Distanza (a.l.)
15.8 ± 4
Luminosità
0.005
M assoluta
10.5
Catalogo Hipparco
0.00056 ± 0.00104
0.01078 ± 0.00107
-0.00241 ± 0.00074
1.8 /??
Stella doppia = GSC 3233 1677 e 3233 2549 = HIP 117691
Osservatorio 610
Catalogo Hipparco
Parallasse (“)
0.200 ± 0.050
0.01617 ± 0.00163
Moto p. A.R. (“)
-0.080 ± 0.010
-0.07147 ± 0.00159
Moto p. Dec. (“) -0.050 ± 0.010
-0.07444 ± 0.00090
(B-V) e (V-R)
0.3 / 0.1
0.5 /??
Distanza (a.l.)
16.3 ± 4
202 ± 20
Luminosità
0.013
5.3 ± 1.1
M assoluta
9.5
2.99 ± 0.22
Allora ho pensato di esaminare tutte le stelle da me selezionate (circa 1000) per vedere se i cataloghi presentano altri
valori negativi.
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Ebbene si! Circa il 50 % sono negativi, alcuni anche nel catalogo Hipparco, (che dovrebbe essere più rigoroso). Il valore
dell’ angolo di parallasse negativo non esiste, è un valore assoluto. Se consideriamo la stella GSC 1300 1404, la mia
tabella la riporta a 14 ± 3 a.l. Il catalogo Tycho invece, con il valore di parallasse = -0.014 +/- 0.018, non calcola la
distanza, ritenendola probabilmente infinita.
Altro esempio: la stella GSC 708 904 ha nello stesso campo una stella bianca la GSC 708 1646, ecco il confronto col
catalogo Tycho:
GSC 708 904
Osservatorio 610
Parallasse Distanza a.l.
0.213 ± 0.070 15.3 ± 3 Tycho
Parallasse 0.032 ± 0.033
Distanza a.l.
?
GSC 708 1646
Osservatorio 610
Parallasse Distanza a.l
0.255 ± 0.050 12.8 ± 2 Tycho
Parallasse 0.033 ± 0.019 Distanza a.l.
99 ± 57
Dai nuovi calcoli da me eseguiti, potremmo quindi trovarvi di fronte a due stelle nane: una rossa e l’altra bianca.
Avviandoci alla conclusione del lavoro, di seguito si riporta un elenco di stelle prese dal catalogo HIPPARCO con parallasse negativa.
HIP
HIP
HIP
HIP
HIP
HIP
HIP
1289
34343
36708
36483
38341
38320
45753
-0.00046 ± 0.00111
-0.00079 ± 0.00147
-0.00170 ± 0.00130
-0.00149 ± 0.00279
-0.00008 ± 0.00126
-0.00113 ± 0.00125
-0.00012 ± 0.00127
Nel libro di Alberto Masani a pag. 96 è riportata la seguente tabella:
dalla quale si deduce che le stelle nane sono circa 50x109 mentre le giganti sono circa 106 , quindi (statisticamente)
una stella gigante ogni 50.000 stelle nane. Ebbene più di 1000 stelle rosse da me esaminate sono riportate nei cataloghi
come stelle giganti, avendo tutte distanze superiori a circa 500 a.l. Al momento ho determinato l’ angolo di parallasse di
253 stelle; 146 risultano a distanza inferiore a 20 anni luce. Sembra che il catalogo HIPPARCO riporti distanze da 10 a
100 volte maggiori di quelle che io ho determinato.
Ecco un piccolo campione:
N. HIPPARCO
28192
25825
26732 26754
27180
27619 29381
31969 33399
distanza calcolata (a.l.) 6.7 ± 0.5
7.0 ± 0.5
12.0 ± 3.0
10.0 ± 2.0
12.0 ± 2.0
7.5 ± 1.0
17.0 ± 5.0
5.0 ± 1.0
15.0 ± 3.0
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distanza letta sul catalogo (a.l.)
1350 ± 690
730 ± 190
1900 ±1400
?
1250 ± 550
1020 ± 340
510 ± 100
1680 ± 970
?
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Conclusioni
Il grafico 1, che permette di distinguere le stelle nane rosse dalle giganti rosse, è stato ampiamente verificato su stelle
vicine al Sole note da lungo tempo. Purtroppo si è riscontrato che per altre stelle nane rosse non note i cataloghi TYCHO
e HIPPARCO riportano dati discordanti, ciò richiede una verifica da parte di altri osservatori.
Nel volume 64 n. 1-1993 “Memorie della Società Astronomica Italiana” è pubblicato un’interessante articolo riguardante
i risultati scientifici della Missione HIPPARCOS.
Dalle osservazioni condotte dal satellite è emerso un dato particolarmente rilevante circa la distribuzione delle stelle
attorno al Sole, in particolare per quanto riguarda la loro distanza, per la maggior parte superiore a 200 parsec.
È interessante rilevare che in Astrofisica, per ciò che concerne l’argomento “della statistica stellare“, si afferma che le
stelle della sequenza principale, le cosiddette “Nane”, sono molto più numerose delle stelle “Giganti” e “Supergiganti“.
Dalla tabella di Alberto Masani, pubblicata a pagina
35, si desume che le stelle della nostra Galassia,
di massa inferiore ad una massa solare, cioè le
cosiddette “Nane”, sono circa 50 miliardi, mentre
le stelle “Giganti” sono circa un milione con un
rapporto approssimato di 1 a 50.000.
Quando si eseguono osservazioni al telescopio,
sia da terra che in orbita, sussiste una selezione
che riduce sensibilmente tale rapporto; questo è
dovuto al fatto che le stelle giganti sono visibili
anche a grandi distanze le nane invece, proprio
perché di minore luminosità intrinseca, sono meno
percepibili.
Tutto ciò premesso, lo scopo di questo studio è
quello di individuare fra le stelle rosse quale rapporto
indicativo sussista fra le “giganti” e le “nane” studiate
dalla Missione HIPPARCOS.
E’ stata selezionata una zona della volta celeste
abbastanza ampia, che comprende circa 2400 stelle,
tutte e solo con numero di catalogo HIPPARCOS,
quest’area è compresa fra 00h e 01h di Ascensione
Retta e fra 0° e +90° in Declinazione. Quindi, per ogni
stella, sono stati copiati dal Catalogo HIPPARCOS
i valori di magnitudine assoluta e l’indice di colore
(B-V) (Jhonson). Tutti questi dati sono stati utilizzati per costruire un grafico HR. Nella costruzione
del grafico è stata adottata l’avvertenza di usare
colori diversi per rappresentare le varie tipologie di
stelle: il colore blu per quelle con ampi moti propri e
pertanto già note e studiate da tempo (prima della
Missione HIPPARCOS); il colore rosso per le stelle rosse, cioè quelle con indice di colore (B-V) > 1,3; il colore verde per
tutte le altre. Il diagramma risultante (grafico 2) offre un quadro chiaro e inequivocabile circa il numero e la distribuzione
di questi corpi celesti nello spazio preso in esame, fotografati, studiati, e quindi catalogati con i dati dedotti dalla Missione
HIPPARCOS. In una fase successiva, sarà molto interessante eseguire un analogo studio in altre area di cielo. Dopo un
primo esame di quanto emerso dalla presente indagine, sorgono spontaneamente alcune domande:
come mai le oltre trecento stelle rosse contenute nella zona di cielo presa in esame, risultano essere tutte “giganti” e
nessuna è una “nana”?
È giustificabile che in un’ area di cielo così ridotta, si tratta di un quarantottesimo della volta celeste, sia presente una
tale concentrazione di giganti rosse?
Quest’ultima e le altre discrepanze evidenziate, pongono degli interrogativi ai quali sarebbe importante dare risposte e
chiarimenti attraverso opportune verifiche dei risultati tuttora in essere.
Si ringraziano per la collaborazione:
Donato Andrisani, Barbara Drews, Rodolfo Fiori, Stefano Orlandi e Mauro Spadolini.
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