Combinando i dati del satellite Gaia dell’ESA con quelli dello strumento GRAVITY installato sul Very Large Telescope (VLT) in Cile, un team internazionale di scienziati è riuscito a scattare le prime foto di compagne binarie di otto stelle luminose. Si tratta di compagne molto più piccole e deboli, nascoste dalla forte luminosità della stella primaria.

Le otto candidate sono state scelte dal catalogo prodotto da Gaia, che nel corso della sua missione sta caratterizzando i moti di miliardi di stelle. Sono state scelte perché si sospettava presentassero una compagna binaria: anche se non abbastanza luminosa da essere osservata direttamente, la compagna provoca piccole oscillazioni nel percorso della stella ospite, che solo Gaia può misurare.

A questo punto sono state osservate con GRAVITY, strumento che utilizza la tecnica dell’interferometria, ovvero combina la luce infrarossa di diversi telescopi per cogliere dettagli minuscoli in oggetti deboli. E l’occhio acuto e sensibile di GRAVITY ha raccolto il segnale luminoso di tutti gli otto compagni previsti, sette dei quali in precedenza sconosciuti.

Gaia e GRAVITY al caccia di stelle con compagne binarie

In uno studio precedente, gli astronomi avevano utilizzato i dati di Gaia e un altro osservatorio a terra per catturare l’immagine di un esopianeta gigante gassoso. Questo pianeta orbita attorno alla sua stella ospite a una distanza circa 17 volte maggiore di quella della Terra dal Sole, tracciando un angolo nel cielo notevolmente più ampio della separazione tipica dei compagni fotografati da GRAVITY in questa ricerca.

Le otto piccole compagne dedotte dalle osservazioni di Gaia si trovano a piccoli angoli di separazione, di poche decine di milliarcsecondi, circa la dimensione di una moneta da un euro vista da 100 km di distanza. Tre delle compagne sono stelle molto piccole e deboli, mentre le altre cinque sono nane brune, ovvero oggetti celesti a metà tra i pianeti e le stelle.

Una delle nane brune individuate orbita intorno alla sua stella ospite alla stessa distanza della Terra dal Sole. È la prima volta che una nana bruna così vicina alla sua stella ospite è stata fotografata direttamente. L’autore principale dello studio, Thomas Winterhalder, scienziato presso l’European Southern Observatory, ha spiegato:

Abbiamo dimostrato che è possibile catturare un’immagine di una debole compagna, anche quando orbita molto vicino alla sua luminosa ospite. Questo risultato evidenzia la notevole sinergia tra Gaia e GRAVITY. Solo Gaia è in grado di identificare sistemi così stretti che ospitano una stella e una compagna ‘nascosta’, e poi GRAVITY può intervenire per fotografare l’oggetto più piccolo e più debole con una precisione senza precedenti.

La porzione di cielo osservabile con GRAVITY, infatti, è molto piccola: bisogna sapere dove guardare. Le misure di precisione senza precedenti di Gaia dei movimenti e delle posizioni delle stelle sono essenziali per indirizzare lo strumento nella giusta direzione.

Prossimo passo? Esopianeti

La complementarietà di Gaia e GRAVITY in realtà va oltre l’utilizzo dei dati di Gaia per pianificare le osservazioni successive. Combinando le due serie di dati, gli scienziati hanno potuto “pesare” separatamente i singoli oggetti celesti. E quindi, distinguere la massa della stella ospite e della rispettiva compagna.

GRAVITY ha anche misurato il contrasto tra la compagna e la stella ospite in una gamma di lunghezze d’onda nell’infrarosso. Insieme alle stime della massa, queste conoscenze hanno permesso al team di valutare l’età delle compagne. Con sorpresa, due delle nane brune si sono rivelate meno luminose di quanto ci si aspetterebbe date le loro dimensioni e la loro età. Forse hanno una compagna ancora più piccola?

Quel che è certo è che ora che è stata dimostrata la potenzialità della combinazione Gaia-GRAVITY, il prossimo passo sarò la ricerca di potenziali pianeti compagni delle stelle elencate nel catalogo Gaia. Gaia infatti è attualmente la sola missione attiva che riesce a individuare i piccoli moti di coppie vicine nel cielo. Il prossimo catalogo, che sarà reso disponibile nel quarto Data Release (DR4), conterrà un catalogo ancora più ricco di stelle candidate ad avere compagni potenzialmente più piccoli.

Lo studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, è reperibile qui.