Le stelle hanno un timbro: l’astrosismologia rivela età e massa con precisione

le stelle possono essere considerate delle sorte di “orologi”. Alcune di esse ci aiutano a misurare il tempo nella Via Lattea (e non solo!).

Misurare con precisione l’età delle stelle è una sfida che, da anni, mette alla prova anche gli strumenti più sofisticati dell’astrofisica. Non è solo questione di capire quanto tempo è passato dalla formazione di una stella, ma di risalire attraverso di essa alla storia dell’intera galassia. In particolare, ci si affida a stelle vecchie e luminose, come quelle della fase di gigante rossa, per scandire le tappe evolutive della Via Lattea. Il problema è che, per ottenere età davvero affidabili, servono misurazioni di massa altrettanto precise. Ed è qui che entra in gioco una stella molto speciale: KIC 10001167.

Questo sistema binario, osservato da Kepler, ha una particolarità rara. Ospita una gigante rossa che pulsa regolarmente e che, al tempo stesso, eclissa la sua compagna. Una combinazione fortunata che permette agli astronomi di incrociare dati fotometrici, spettroscopici e asterosismici con un dettaglio senza precedenti. Il risultato? Una massa determinata con un’accuratezza dell’1% e, da lì, un’età che sfiora i 10 miliardi di anni. Parliamo di un oggetto che ha attraversato quasi tutta la storia della nostra galassia.

Studiando le oscillazioni della gigante rossa e incrociandole con l’analisi delle eclissi, si ottiene una verifica indipendente della massa stimata con l’asterosismologia. Un test cruciale, perché finora i metodi basati sulle pulsazioni stellari, pur precisi, non erano stati confrontati in modo così diretto con misurazioni dinamiche. 

Grazie a questo studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, si consolida l’idea che le oscillazioni delle giganti rosse siano strumenti affidabili per datare le stelle più vecchie. E non è solo un successo tecnico: è un passo importante verso una mappa temporale della galassia, con una risoluzione che fino a pochi anni fa era impensabile.

Il sistema perfetto per testare l’età delle stelle

KIC 10001167 è un sistema binario con caratteristiche ideali per chi vuole indagare le età stellari in modo rigoroso. Si tratta di un sistema distante, ma abbastanza luminoso (magnitudine G = 10.05) da essere ben osservabile. Le osservazioni di Kepler, durate ben quattro anni, hanno permesso di ottenere curve di luce dettagliatissime. Inoltre, la stella gigante mostra oscillazioni ben definite, utilissime per l’analisi asterosismica e la compagna, una stella di tipo solare, contribuisce al quadro attraverso le eclissi periodiche.

Per ottenere una misura dinamica della massa, sono state effettuate 45 osservazioni spettroscopiche con lo spettrografo FIES, installato al Nordic Optical Telescope. Da qui, grazie a un’analisi raffinata delle velocità radiali e delle eclissi, si è potuto calcolare che la massa della gigante è di 0.9337 ± 0.0077 masse solari, con un’incertezza inferiore all’1%. Un risultato notevole. In parallelo, un’analisi asterosismica basata sulle singole frequenze delle oscillazioni ha fornito un valore molto simile: 0.947 ± 0.015 masse solari. La differenza tra le due misure? Appena l’1.4%, entro il margine di errore.

Una stella antica che racconta la storia della galassia

KIC 10001167 non è solo precisa: è anche rappresentativa. Appartiene al cosiddetto “disco spesso” della Via Lattea, una componente antica della galassia che ospita stelle con elevata abbondanza di elementi alfa e basso contenuto di ferro. L’analisi spettroscopica condotta sullo spettro della gigante, separato da quello della compagna grazie a un’elaborata procedura di deconvoluzione, ha mostrato una metallicità [Fe/H] = –0.73 e un arricchimento in elementi alfa di +0.37. Valori compatibili con un’origine in situ, ovvero non dovuta all’accrezione da altre galassie.

Anche la dinamica orbitale, con eccentricità 0.42 e Lz/Lc = 0.8, rafforza questa interpretazione. Ma il dato più significativo è l’età. Incrociando i valori dinamici di massa e raggio con modelli stellari, si ottiene un’età di 10.3 ± 0.6 miliardi di anni. Un valore che coincide con quello stimato usando le oscillazioni asterosismiche (9.7 ± 0.8 miliardi di anni). Questa coerenza mostra che, almeno in questo caso, l’asterosismologia funziona non solo in modo preciso, ma anche accurato.