Una corpo massivo come una stella può fungere da lente e aumentare la luminosità di un oggetto sullo sfondo

Misurata per la prima volta la massa di una stella sfruttando le lenti gravitazionali

Grazie ad un team di astronomi molto caparbi, guidato da Kailash Sahu, è stato possibile per la prima volta misurare la massa di una stella con il fenomeno delle lenti gravitazionali.

La stella in questione è Stein 2051 B, una nana bianca situata a 18 anni luce dalla Terra, nella costellazione della Giraffa. Gli astronomi hanno effettuato ben otto osservazioni usando il telescopio spaziale Hubble, tra ottobre 2013 e ottobre 2015, e hanno pubblicato i risultati del loro studio su Science, in un articolo intitolato “Relativistic deflection of background starlight measures the mass of a nearby white dwarf star”.

Funzionamento di una lente gravitazionale

Ma cos’è una lente gravitazionale? Questo è un fenomeno, previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein, che consiste nella deviazione della luce emessa da una sorgente quando una massa viene frapposta tra la sorgente e l’osservatore. La deformazione dello spazio intorno alla massa frapposta tra la sorgente e l’osservatore agisce come la lente di un telescopio, facendo convergere i raggi luminosi emessi dalla sorgente, la quale può apparire sdoppiata, spostata o anche subire un temporaneo aumento apparente della luminosità.

Misurata per la prima volta la massa di una stella sfruttando le lenti gravitazionali

Il fenomeno delle lenti gravitazionali.

La cosa interessante è che Einstein stesso non credeva possibile misurare un effetto così piccolo, come sostenuto nel suo articolo pubblicato su Science nel 1936 e intitolato “Lens-like action of a star by the deviation of light in the gravitational field” . La tecnologia negli ultimi decenni ha fatto però passi da gigante, regalando agli scienziati strumenti sempre più sensibili e sofisticati.

La misura della massa di Stein 2051 B

Ciò che hanno fatto gli astronomi è stato sfruttare il fenomeno delle lenti gravitazionali per misurare il piccolissimo spostamento apparente di una stella alle spalle di Stein 2051 B, la quale agiva appunto da lente in questa misurazione. Le difficoltà sono state enormi, in quanto la stella la cui luce è stata deviata era circa 400 volte meno luminosa della nana bianca che agiva da lente gravitazionale. Infatti è stato necessario utilizzare uno degli ultimi strumenti installati sul telescopio spaziale Hubble nel 2009, la Wide Field Camera 3. Grazie ai dati raccolti è stato possibile determinare che Stein 2051 B ha una massa pari al 68% di quella del Sole.

Misurata per la prima volta la massa di una stella sfruttando le lenti gravitazionali

La nana bianca Stein 2051 B ha agito da lente gravitazionale deviando la luce di una stella posta dietro di essa. Misurando questo spostamento, gli astronomi hanno potuto misurare la massa della nana bianca.

Perchè misurare la massa delle nane bianche?

Questo risultato scientifico è estremamente importante in diverse branche dell’astrofisica.

Per prima cosa, un quarto della massa dell’Universo è contenuta nelle nane bianche e dal momento che, secondo quanto sappiamo dell’evoluzione stellare, quasi tutte le stelle morendo diventeranno nane bianche, diventa molto importante poter misurare la loro massa.

Inoltre, conoscere la massa delle nane bianche permetterà di verificare i modelli sulla materia degenere presente nell’Universo. La materia degenere è un particolare stato della materia caratterizzato da una elevatissima densità. Le particelle sono così vicine che il contributo maggiore alla pressione è dato dal Principio di esclusione di Pauli, il quale afferma che due fermioni non possono occupare lo stesso stato quantico. Tutto questo porta a importanti conseguenze nell’ambito della fisica delle particelle e della termodinamica.

Attualmente gli astronomi stanno monitorando altre stelle, nel tentativo di misurare la loro massa usando lo stesso metodo che ha funzionato bene con Stein 2051 B.

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