Le onde di marea sono state rilevate in stelle che battono come un cuore

Onde titaniche, generate dalle maree, si infrangono ripetutamente su una stella variabile binaria che batte come un cuore, la prima volta che questo fenomeno è stato osservato in una stella.

Le stelle del battito cardiaco sono stelle in coppie strette che periodicamente pulsano di luminosità, come il ritmo di un cuore pulsante su un elettrocardiogramma. Le stelle nei sistemi di battito cardiaco ruotano attraverso orbite ellittiche allungate. Ogni volta che si uniscono, la gravità delle stelle crea le maree, proprio come la Luna crea le maree oceaniche sulla Terra. Le maree allungano e distorcono le forme delle stelle, modificando la quantità di luce visibile da esse quando i loro lati larghi o stretti si affacciano alternativamente sulla Terra.

Un nuovo studio spiega perché le fluttuazioni di luminosità in un sistema stellare particolarmente pulsante sono circa 200 volte maggiori rispetto alle tipiche pulsar.

Si tratta di onde giganti che si muovono attraverso la stella più grande, innescate quando la sua stella più piccola passa regolarmente nelle vicinanze. Secondo lo studio, le onde di marea raggiungono altezze enormi e velocità elevate alle quali si infrangono, simili alle onde dell’oceano, e si schiantano contro la superficie della grande stella.

“Ogni potente shock di marea alla stella rilascia energia sufficiente per fare a pezzi il nostro intero pianeta diverse centinaia di volte”, afferma Morgan MacLeod, un borsista post-dottorato in astrofisica teorica presso il Center for Astrophysics. Harvard & Smithsonian (CfA) e autore del nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy per riportare i risultati. “Queste sono davvero grandi onde.”

Tuttavia, secondo il professor Abraham (Avi) Loeb, consigliere di MacLeod, direttore del CfA Institute for Theory and Computation e un altro autore dell’articolo, “le onde che si infrangono sulle stelle sono altrettanto belle delle onde sulle rive dei nostri oceani”.

Le stelle del battito cardiaco sono state individuate per la prima volta quando il telescopio spaziale Kepler della NASA, a caccia di esopianeti, ha rilevato i loro segnali evidenti, di solito impulsi sottili di luminosità stellare.

Tuttavia, la star del grave crepacuore è tutt’altro che sottile. La stella più grande del sistema è circa 35 volte la massa del Sole e, insieme alla sua stella più piccola, è ufficialmente chiamata MACHO 80.7443.1718, non a causa di forze stellari, ma perché i cambiamenti nella luminosità del sistema sono stati registrati per la prima volta dal Progetto MACHO negli anni ’90, che stava esaminando i segnali di materia oscura nella nostra galassia.

La luminosità della maggior parte delle stelle del battito cardiaco varia solo dello 0,1% circa, ma MACHO 80.7443.1718 ha attirato l’attenzione degli astronomi per i suoi cambiamenti di luminosità senza precedenti, su e giù del 20%. “Non conosciamo nessun’altra stella pulsante che sia così diversa”, afferma MacLeod.

Per svelare il mistero, MacLeod ha creato un modello al computer di MACHO 80.7443.1718. Il loro modello ha compreso come l’interazione gravitazionale delle due stelle generi enormi maree nella stella più grande. Le onde di marea risultanti salgono a circa un quinto del raggio della stella gigante, che è equivalente a onde alte tre soli ammucchiate l’una sull’altra, o circa 2,7 milioni di miglia di altezza.

Le simulazioni mostrano che le onde massicce iniziano come rigonfiamenti lisci e ordinati, proprio come le onde dell’oceano, prima di arricciarsi su se stesse e collassare. Come sanno i bagnanti, le potenti onde dell’oceano causano schiuma e bolle marine, lasciando “un grande pasticcio schiumoso” dove una volta c’era un’onda gentile, dice MacLeod.

Il modello MacLeod mostra che il massiccio rilascio di energia dalle onde che si infrangono a MACHO 80.7443.1718 ha due effetti. Ruota la superficie stellare sempre più velocemente ed emette gas stellare verso l’esterno per formare un’atmosfera stellare luminosa e rotante.

Circa una volta al mese, le due stelle si incrociano e una mostruosa nuova ondata attraversa la superficie screpolata della stella. Cumulativamente, questa perturbazione ha fatto sì che la stella massiccia in MACHO 80.7443.1718 si gonfiasse del 50% all’equatore rispetto ai poli. E con ogni nuova ondata che passa, viene lanciato più materiale, come “l’impasto della pizza che gira e rilascia pezzetti di formaggio e salsa”, dice MacLeod. Secondo MacLeod, il bagliore caratteristico di questa atmosfera era uno dei principali indizi che le onde si stavano staccando dalla superficie della stella.

Poiché MACHO 80.7443.1718 non è pubblicato, è improbabile che sia unico. Delle quasi 1.000 pulsar rilevate finora, circa 20 mostrano grandi fluttuazioni di luminosità che si avvicinano a quelle del sistema simulato da MacLeod e Loeb. “Questa stella catastrofica potrebbe essere la prima di una crescente classe di oggetti astronomici”, afferma MacLeod. “Stiamo già programmando di cercare altre stelle che osservino le stelle, alla ricerca di sfere luminose che emettono le loro onde che si infrangono”.