3/10. L’istruttiva storia dei pianeti che non erano pianeti ma raggi cosmici

Una microlente creata da una minuscola nana rossa …

Allettati da questa possibilità, Kailash Chandra Sahu e sei colleghi dello Space Telescope Science Institute decisero di usare M22 come finestra sul nucleo galattico, nell’attesa di imbattersi fortunosamente in qualche microlente gravitazionale.

Per 43 volte, dal 22 febbraio al 15 giugno 1999, Hubble acquisì immagini di tre aree nella regione centrale di M22, con un intervallo tipico di tre giorni. Un’ultima osservazione fu eseguita il 18 febbraio 2000, per cercare segni di variabilità a distanza di tempo nelle stelle monitorate. Durante queste osservazioni furono tenute sotto controllo circa 83.000 stelle del nucleo galattico, distinte da quelle di M22 per mezzo del differente moto proprio. I risultati di questo lavoro furono pubblicati su Nature a giugno del 2001.

La regione di M22 osservata da Hubble nel 1999 durante la ricerca di microlenti gravitazionali. In alto a sinistra una vista totale dell’ammasso, tratta da un’immagine ottenuta da un telescopio terrestre. Il rettangolo in sovraimpressione rappresenta il campo osservato da Hubble: il suo lato è di circa 1,3 arcominuti, che, alla distanza di M22, corrispondono più o meno a 3,8 anni luce. Credit: NOAO/NASA/ESA, K. Sahu (STScI)

Al termine del ciclo di osservazioni, almeno un caso di microlente gravitazionale apparve nei dati con innegabile evidenza. La curva di luce di una stella (o più probabilmente di un sistema binario irrisolto per via della distanza) aveva avuto un’improvvisa impennata della durata di 17,6 giorni, nel corso dei quali vi era stato un aumento della luminosità di oltre 3 magnitudini. Gli autori della ricerca identificarono la sorgente con una stella del nucleo galattico:

… la curva di luce è molto simile a quella di un evento di microlente ideale. La sorgente stellare è chiaramente più rossa delle stelle di sequenza principale della stessa magnitudine appartenenti all’ammasso. Le sue proprietà sono compatibili con quelle di una subgigante F del nucleo galattico.

Una più dettagliata analisi della curva di luce di questa sorgente mostra una modulazione con un periodo di 30 giorni e un’ampiezza di 0,19 magnitudini, che si estende oltre i limiti dell’evento di microlente. Attribuiamo questa modulazione periodica al fatto che la sorgente sia binaria.

La curva di luce dell’evento di microlente gravitazionale registrato da Hubble nel 1999 puntando verso il nucleo galattico attraverso M22. Si notano chiaramente la lieve oscillazione iniziale dovuta alla probabile natura binaria della sorgente e il picco finale di oltre 3 magnitudini che rappresenta il supposto evento di microlente. Credit: Nature 411, 1022–1024 (28 giugno 2001)

Ma cosa aveva fatto da lente in quei 17 giorni e mezzo, aumentando nettamente la luminosità della sorgente? Non era possibile saperlo con certezza, ma con buona approssimazione sì:

Poiché è molto maggiore la probabilità che la microlente sia stata creata da una stella dell’ammasso globulare piuttosto che da una stella del nucleo galattico, assumiamo che la lente si trovi all’interno dell’ammasso e perciò consideriamo note anche la sua distanza e la sua cinematica.

Assumendo dunque che il moto e la distanza della lente corrispondessero ai parametri di M22, gli autori della ricerca calcolarono che l’oggetto che aveva fatto da lente doveva essere una minuscola stella dell’ammasso, di appena 0,13 masse solari con un errore di 3 centesimi di massa solare in più e 2 centesimi in meno.

1. Cos’è e come funziona una microlente gravitazionale
2. Quali sono gli svantaggi di una microlente e come superarli