La nostra comprensione del modo in cui ruotano le stelle è “insufficiente”, il che implica la nostra capacità di comprendere le cause di fenomeni sul sole come le esplosioni solari e le espulsioni di massa coronale che causano aurore e perturbazioni geomagnetiche qui sulla Terra.
Questa è la conclusione a cui è giunto un team di astronomi dell’Università di Helsinki, che ha scoperto che una stella vicina ha un profilo di rotazione radicalmente diverso da quello del sole. V889 Herculis si trova a soli 115 anni luce di distanza nella costellazione di Ercole. Per molti aspetti, è come una versione più giovane della nostra stella ospite, essendo “appena” 50 milioni rispetto ai 4,6 miliardi di anni maturi del sole. Tuttavia, mentre il sole ruota più velocemente all’equatore e più lentamente ai poli, V889 Herculis ruota più velocemente a 40 gradi, mentre sia l’equatore sia le regioni polari ruotano più lentamente. Un fenomeno così sorprendente non era stato nemmeno previsto dalle simulazioni al computer, mettendo in discussione le nostre conoscenze su un parametro fisico fondamentale delle stelle che gli scienziati consideravano ben compreso. “Abbiamo applicato una tecnica statistica di nuova concezione ai dati di una stella familiare, studiata da anni all’Università di Helsinki”, ha affermato in una nota l’autore dell’articolo e astronomo Mikko Tuomi. Ha continuato: “Non ci aspettavamo di vedere tali anomalie nella rotazione stellare. Le anomalie nel profilo rotazionale di V889 Herculis indicano che la nostra comprensione delle dinamiche stellari e delle dinamo magnetiche è insufficiente”. A differenza della Terra e di molti altri pianeti, le stelle non hanno superfici solide. Composte da plasma, materia carica, vivono e muoiono in base all’equilibrio tra la pressione verso l’esterno delle reazioni nucleari nei loro nuclei e la loro stessa gravità che cerca di farle collassare verso l’interno. Quando il plasma caldo sale sulla superficie di una stella per convezione (come macchie in una lampada a lava), ha anche un effetto sulla velocità di rotazione locale sulla superficie. Questo perché il momento angolare deve essere conservato e il plasma che sale vicino ai poli sale lungo l’asse di rotazione, ma perpendicolarmente vicino all’equatore. Di conseguenza, se tutto il resto fosse uguale, il plasma dovrebbe ruotare più velocemente all’equatore che ai poli. Questa variazione è ciò che i fisici chiamano “rotazione differenziale”. Sono molti altri i fattori che possono alterare il profilo di rotazione di una stella, tra cui l’età, la composizione chimica, la massa, il campo magnetico e il periodo di rotazione. La rete elettrica di Washington, DC, è vulnerabile alle tempeste solari, avverte uno scienziato Finora, il Sole era l’unica stella di cui era possibile estrarre un profilo di rotazione, data la distanza delle altre stelle. Nel loro studio, tuttavia, Tuomi e colleghi sono riusciti a determinare i profili di due stelle, V889 Herculis e LQ Hydrae, che si trova a 59,6 anni luce di distanza nella costellazione dell’Idra, applicando un nuovo modello a osservazioni decennali della loro luminosità. La coppia è stata scelta in parte perché disponiamo di osservazioni di lunga durata, ma anche perché ruotano molto rapidamente (evolvendosi una volta ogni 1 giorno e mezzo) e sono giovani, il che conferisce loro grandi macchie. Analizzando il modo in cui il movimento di un gran numero di queste macchie sulla superficie delle stelle influenza la loro luminosità apparente, il team è riuscito a modellare la velocità di rotazione dei corpi a diverse altitudini. “Si trattava di un gioco di numeri”, ha detto Tuomi . “Abbiamo bisogno di osservazioni di quanti più cicli di rotazione possibile, macchie stellari che compaiono e scompaiono dalla vista mentre la stella ruota. “Circa trent’anni di dati per entrambe le partenze ci hanno permesso di vedere migliaia di cicli di rotazione. Ciò ha reso possibile il lavoro.”
Macchie solari osservate sulla superficie della nostra stella ospite durante il precedente massimo solare, nell’aprile 2014. Il modo in cui le macchie solari cambiano la luminosità apparente delle stelle mentre ruotano dentro e fuori dalla vista… Al contrario, ha affermato Tuomi, V889 Herculis ha un profilo rotazionale del tutto inaspettato, qualitativamente diverso da quello del sole. “Il sole era come una di queste stelle nella sua giovinezza? Non possiamo dirlo, perché non sappiamo cosa causa la differenza nei profili rotazionali. “Si tratta di una questione profonda sull’astrofisica stellare, sul funzionamento interno delle dinamo magnetiche stellari, ma al momento non siamo in grado di fornire una risposta.” Svelare questo mistero è importante anche perché ci aiuterà a comprendere meglio il comportamento dell’attività solare, come le macchie solari e le eruzioni, che possono avere effetti sulla Terra. “Il profilo rotazionale è in realtà una caratteristica della superficie che codifica molte informazioni sul funzionamento interno della stella: la sua dinamo magnetica, la convezione e i movimenti”, ha affermato Tuomi. “La rotazione differenziale crea infine torsioni e anelli nel campo magnetico locale, che immagazzinano energia magnetica. “Quando questa energia viene rilasciata, si verificano delle eruzioni. I cambiamenti nella rotazione differenziale causano quindi cambiamenti nei modelli di eruzione, nella loro forza e frequenza. Una volta completato lo studio iniziale, il team sta ora pianificando di applicare la nuova tecnica a un numero maggiore di stelle, con l’obiettivo di determinare se esistano leggi generali che potrebbero governare l’aspetto dei profili rotazionali di stelle diverse. “Stiamo fissando il limite della conoscenza scientifica qui. Qualunque cosa troveremo sarà una novità per la scienza”, ha concluso Tuomi.
I risultati completi dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics .
