• A partire dai dati del satellite Gaia dell’ESA, i ricercatori hanno sfruttato Hubble per misurare la massa di una nana bianca solitaria a 15 anni luce da noi.
• La tecnica sfruttata per lo studio è quella del microlensing gravitazionale, che sfrutta un effetto ottico dato dalla gravità.
• Questa è la prima volta che la massa di una nana bianca viene stimata direttamente, senza derivazioni indirette a partire da sistemi binari.

Utilizzando Hubble, gli astronomi hanno misurato per la prima volta in maniera diretta la massa di una nana bianca isolata, il resto di una stella simile al Sole. La stella, nota come LAWD 37, avrebbe massa pari al 56% di quella solare.

Finora le misurazioni della massa delle nane bianche sono sempre state fatte a partire da sistemi binari. Infatti, osservando il moto delle due stelle era possibile usare la fisica newtoniana a partire dalla dinamica orbitale per derivare la loro massa. Tuttavia, queste stime possono essere incerte nel momento in cui la compagna della nana bianca si trova su un’orbita di periodo molto lungo, pari a centinaia o addirittura migliaia di anni.

Ora con Hubble i ricercatori hanno sfruttato la tecnica del microlensing gravitazionale. Quando LAWD 37 è passata davanti a una stella sullo sfondo, la luce di quella sorgente lontana è stata leggermente deviata a causa della deformazione gravitazionale dello spazio, generata dalla nana bianca in primo piano.

I risultati della scoperta, coordinata da Peter McGill dell’Università della California, Santa Cruz, spiegano l’utilizzo di Hubble per misurare con precisione il modo in cui la radiazione della stella lontana si piegava attorno alla nana bianca.

Il microlensing gravitazionale

LAWD 37 è il residuo stellare di un’astro che ha continuato a bruciare fino a 1 miliardo di anni fa. Si trova a soli 15 anni luce dalla Terra, nella costellazione della Musca, ed essendo molto vicina a noi, abbiamo molte informazioni sul suo spettro elettromagnetico. L’elemento mancante del puzzle era una stima precisa della sua massa. Cosa che ora Hubble ha reso possibile ottenere.

Kailash Sahu dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland, aveva già utilizzato il microlensing nel 2017 per misurare la massa di un’altra nana bianca, Stein 2051 B. Tuttavia, quella stella si trovava in un sistema binario, mentre LAWD 37 è completamente sola.

Il grafico seguente mostra come il microlensing è stato sfruttato per misurare la massa di LAWD 37. Il riquadro spiega il momento in cui la nana bianca è passata davanti a una stella sullo sfondo nel 2019. La linea blu ondulata traccia il movimento apparente della nana bianca in cielo, visto dalla Terra. Sebbene segua una traiettoria rettilinea, il movimento della Terra in orbita attorno al Sole conferisce un apparente aspetto sinusoidale, dovuto alla parallasse: la stella è a soli 15 anni luce di distanza, quindi si sta muovendo a una velocità maggiore rispetto allo sfondo stellare.

Un’altra conferma delle capacità di Hubble

Mentre passava davanti alla stella sullo sfondo, il campo gravitazionale di LAWD 37  ha deformato lo spazio circostante. Questa deflessione è stata misurata con precisione da Hubble, stimando una massa per la nana bianca pari al 56 percento della massa del nostro Sole. Il risultato fornisce anche degli approfondimenti sulle teorie riguardanti la struttura e composizione delle nane bianche.

Questa particolare nana bianca è stata scelta a partire dai dati dell’osservatorio spaziale Gaia dell’ESA, che effettua misurazioni altamente precise di miliardi di posizioni stellari. Sulla base di questi dati, gli astronomi sono stati in grado di prevedere che LAWD 37 sarebbe passata davanti a una stella sullo sfondo nel novembre 2019.

Di conseguenza, Hubble è stato utilizzato per misurare con precisione in che modo la posizione apparente della stella sullo sfondo nel cielo è stata temporaneamente modificata durante il passaggio della nana bianca. Qualcosa di possibile solo grazie all’alta risoluzione del telescopio, infatti McGill ha affermato: “Questi eventi sono rari e gli effetti sono minuscoli. La dimensione del nostro offset misurato è come misurare la lunghezza di un’auto sulla Luna vista dalla Terra”.

Le future osservazioni con il Webb

Poiché la luce della stella sullo sfondo era così debole, la sfida principale per gli astronomi era estrarre la sua immagine dal bagliore della nana bianca, che è 400 volte più luminosa della stella sullo sfondo. Solo Hubble può effettuare questo tipo di osservazioni ad alto contrasto in luce visibile.

Oltre a Hubble, questi allineamenti possono ora essere rilevati con il James Webb. Poiché Webb lavora a lunghezze d’onda infrarosse, il bagliore blu di una nana bianca in primo piano appare più debole alla luce infrarossa e la stella sullo sfondo appare più luminosa.

Sulla base dei poteri predittivi di Gaia, al momento i ricercatori stanno osservando un’altra nana bianca, LAWD 66, con il Webb. La prima osservazione è stata fatta nel 2022. Altre osservazioni sono programmate per il 2024. “Vogliamo continuare a misurare l’effetto di microlensing gravitazionale e ottenere misurazioni di massa per molti altri tipi di stelle” ha spiegato McGill.

Lo studio è riportato in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e reperibile qui.