Ammassi Stellari

Quanto sono lontane le Pleiadi?

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Ho scritto parecchio di recente su la missione Gaia , ma come mia scusa il recente rilascio di un'enorme quantità di dati di seconda generazione dall'osservatorio spaziale è rivoluzionando molte conoscenze astronomiche di base.

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Suona grandioso? Beh, non è un'esagerazione! Gaia sta misurando con precisione le posizioni, i movimenti e i colori di più di un miliardo di stelle . Non c'è quasi modo di farlo senza ribaltare una o due premesse di base.

Per esempio, Polaris è un tipo speciale di stella che usiamo per trovare le distanze delle altre galassie, e Gaia ci ha aiutato a stabilire quanto è lontana da noi - la base stessa della nostra scala delle distanze cosmiche - meglio che mai. Ha trovato un ammasso di stelle a noi precedentemente sconosciuto e ha risolto un vecchio mistero su un'apparente stella doppia che è stata una spina nel fianco per gli astronomi dilettanti per decenni.



Questo è solo un assaggio, un bocconcino, un antipasto . C'è molto di più, e ragazzo ciao ho una pila di appunti per altri articoli. Ma ce n'era uno particolare mistero che ero entusiasta che Gaia risolvesse, uno che è in preparazione da molti anni ed è in realtà piuttosto importante. Ed è semplice chiedere:

Quanto sono lontane le Pleiadi?

Semplice da chiedere, ma difficile - molto difficile - rispondere con qualsiasi grado di precisione. Gli astronomi hanno cercato di rispondere a questa domanda per molto tempo e le cose stavano andando bene fino a quando improvvisamente non stavano andando affatto bene. Metodi diversi forniscono risposte diverse e una missione recente che avrebbe dovuto aiutare ha peggiorato le cose. Speravo davvero che Gaia mettesse il chiodo nella bara di questo enigma, e in realtà potrebbe averlo fatto ... ma in qualche modo, temo, le cose sono diventate più strane.

Una splendida immagine profonda delle Pleiadi, un vicino ammasso di stelle. Credito: Robert GendlerIngrandire

Una splendida immagine profonda delle Pleiadi, un vicino ammasso di stelle. Credito: Robert Gendler

OK, prima: le Pleaidi*è un ammasso di circa 1.500 stelle nella costellazione del Toro. I pochi più brillanti formano una caratteristica forma a mestolo (e vengono comunemente scambiati per il piccolo carro) e hanno all'incirca la stessa luminosità, il che li rende uno spettacolo adorabile e sorprendente. Il binocolo rivela dozzine di stelle e un telescopio centinaia.

L'intero gruppo di stelle è distante circa 440 anni luce, il che lo rende uno dei più vicini ammassi stellari per noi, motivo per cui è così evidente nel nostro cielo.

È bello per una serie di motivi. Tutte le stelle di un ammasso nascono più o meno nello stesso tempo e dallo stesso materiale, quindi le differenze nel loro aspetto (luminosità e così via) sono probabilmente dovute solo alla loro massa. Ciò rende molto più semplice capire come invecchiano. Le Pleiadi sono molto vicine significa che anche i membri più deboli possono essere ben osservati, il che è molto più difficile per gli ammassi più distanti e ci aiuta a capire cosa sta succedendo anche all'estremità più leggera della scala di massa. Ottieni una visione più completa del intero ammasso, non solo le stelle più luminose e più facili da vedere, e questa intuizione può portare a comprendere meglio tutti gli ammassi.

La distanza dall'ammasso è importante, perché poi puoi ottenere numeri assoluti, come quanto sono luminose le stelle. Ma quella distanza dalle Pleiadi non è ben determinata. Una varietà di metodi è stata usata per cercare di ottenere la distanza dall'ammasso, alcuni producendo una distanza di circa 415 anni luce dal centro dell'ammasso, circa 470. Questa è una vasta gamma. Anche tenendo conto delle dimensioni fisiche dell'ammasso, che è largo ben oltre 50 anni luce, questa è una grande incertezza.

Speravo che questo sarebbe stato risolto una volta per tutte quando il satellite Hipparcos è entrato in attività nei primi anni '90. Ma quando i dati per le Pleiadi sono tornati, hanno trovato una distanza di 380 anni luce, molto più vicini dei risultati precedenti. Anche dopo una grande ricalibrazione dei dati Hipparcos, la distanza calcolata è stata inferiore a quasi tutti gli altri metodi. È quasi certamente dovuto a qualche errore sistematico nei dati di Hipparcos, ma quella polemica continua ancora oggi .

Entra Gaia. Con la sua precisione senza precedenti, dovrebbe, letteralmente, mettere le Pleiadi al suo posto.

E lo fa! Ma poi le cose si fanno strane.

William Abramson , un astronomo del Centro Atómico Bariloche, CONICET e Instituto Balseiro in Argentina, ha esaminato i risultati di Gaia per l'ammasso e ha recentemente pubblicato i suoi risultati. L'ho contattato per il suo lavoro, e ne stiamo discutendo da qualche settimana, cercando di interpretare i risultati.

In breve, usò i dati di Gaia per isolare i membri dell'ammasso, usando vari metodi per ignorare le stelle in primo piano e sullo sfondo (un metodo che era stato usato in uno studio precedente che utilizzava i dati Gaia di prima generazione , per coerenza). Ha trovato quasi 1.600 stelle. Guardando le loro distanze dalla Terra e prendendo la media - che dovrebbe dare il centro all'ammasso - ha ottenuto una distanza dal centro dell'ammasso di 445,5 anni luce . Boom! Ciò è coerente con le misurazioni precedenti che utilizzavano altri metodi, in effetti vicino alla metà di essi, e sembra mostrare chiaramente che la misurazione di Hipparcos è errata.

Ma…

Guarda cosa succede quando crei un box plot 3D delle posizioni delle stelle:

Un grafico 3D delle posizioni di 1600 stelle PleiadiIngrandire

Un grafico 3D delle posizioni di 1.600 stelle Pleiadi; gli assi etichettati in alto sono la posizione nel cielo e il terzo asse lungo il lato è la distanza dalla Terra (in parsec; 1 pc = 3,26 anni luce). Nota che l'ammasso è allungato e che le stelle più luminose sono tutte sul lato vicino dell'ammasso. Credito: Guillermo Abramson

saltano fuori diverse cose. La scatola è mostrata essere di circa 150 anni luce su un lato, ma a causa del vincolo che Abramson ha posto nella sua ricerca dei membri, l'ammasso è molto più piccolo di quello, quindi occupa solo la parte centrale della figura (la dimensione della palla rappresenta la luminosità, quindi palla più grande = stella più luminosa).

Tuttavia, puoi vedere che il cluster sembra essere allungato! È subito un risultato interessante! Una forma allungata era stata suggerita in precedenti ricerche , quindi è pulito. Devo ammettere anche che ho avuto subito il sospetto che l'asse, la direzione dell'allungamento, sembrasse puntare proprio verso di noi (in questo grafico la direzione verso la Terra è verso il basso). Non mi piacciono le coincidenze! Potrebbe esserci qualcosa che non va con i dati?

Si dà il caso che non molto tempo fa sono stato contattato da Chris Anderson , lo specialista di produzione e coordinatore dell'osservatorio del Faulkner Planetarium in Idaho. Aveva letto i miei precedenti articoli su Gaia e aveva notato che la nuova versione dei dati poteva aiutare a risolvere il problema della distanza delle Pleiadi! Gli ho detto che ci stavo già lavorando e ho visto l'allungamento del cluster come un potenziale problema.

Poi mi ha detto qualcosa che non sapevo: Molti grappoli sono allungati , e inoltre, sono allungati in modo tale da puntare verso il centro della galassia! Non è una coincidenza: la gravità della galassia può allungare l'ammasso, attirando le stelle più vicine al centro galattico più duramente delle stelle sul lato opposto - questo è chiamato il marea galattica , e mentre è debole può essere sufficiente per le dimensioni di un cluster per allungarlo.

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Ho immediatamente controllato le coordinate delle Pleiadi e, in effetti, si trovano abbastanza vicino al nostro centro galattico. Quindi se la Via Lattea sta allungando l'ammasso, lo faresti aspettare quell'allungamento per puntare verso di noi. Dal punto di vista delle Pleiadi, siamo nel cielo proprio accanto al centro galattico!

Quindi questo mi ha fatto sentire meglio. Ma poi è saltato fuori qualcos'altro di strano. Ed è correlato. Guarda di nuovo la trama. Le stelle più luminose sono le palle più grandi. Vedi qualcosa di strano in loro?

Sembrano tutti cadere lungo una linea sul lato vicino dell'ammasso, puntati proprio su di noi.

È piuttosto strano. Il fatto che tutte le stelle siano su una linea che punta verso di noi potrebbe essere correlato alla marea galattica, ma non riesco a pensare a uno scenario fisico in cui le stelle più luminose si trovino tutte su un lato dell'ammasso, e così lontane dal centro. Di solito le stelle più massicce (che sono le più luminose) cadono verso il centro dell'ammasso. Ogni volta che due o più stelle si incrociano mentre orbitano attorno al centro dell'ammasso, l'effetto finale è che le stelle meno massicce si spostano verso la periferia dell'ammasso e quelle più massicce cadono verso il centro. Questo è chiamato attrito dinamico ed è un processo abbastanza ben compreso. Quindi questo è un grattacapo.

Quando ho visto questo mi sono chiesto se fosse vero. Forse c'è qualcosa nei dati che fa sembrare che tutte le stelle luminose fossero sul lato vicino dell'ammasso!

Da lavori precedenti, mi è capitato di sapere che Gaia ha difficoltà a ottenere misurazioni per stelle molto luminose; inondano i rilevatori di luce e rendono difficile misurare con precisione le loro posizioni. La Pleiade più brillante, Alcione, è proprio a quel limite, quindi è probabile che abbia un'incertezza piuttosto grande nella sua distanza. E infatti, quando guardi la misurazione effettiva e la barra di errore, Alcyone potrebbe essere ovunque da 364 a 465 anni luce da noi! Suo più probabilmente essere sul lato vicino del cluster, ma potrebbe essere anche sull'altro lato.

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Tuttavia, le altre Pleiadi luminose - Atlante, Elettra, Maia, Merope, Taygeta, Pleione e Asterope - hanno tutte incertezze molto più basse e sembrano in effetti giacciono su questo lato del grappolo. Quindi questo è l'opposto di quello che ti aspetteresti, e non ho una risposta facile per questo. Abramson e io ne abbiamo discusso a lungo, ma non siamo sicuri di cosa farne; ne ha anche scritto sul suo blog . Forse uno sguardo più attento ai dati o un'analisi più approfondita delle interazioni delle stelle tra loro rivelerà una soluzione a questo enigma.

L'ammasso delle Pleiadi sta solcando una nuvola di gas e polvere, riscaldandola abbastanza da farla brillare nell'infrarosso, dove è stata vista dall'osservatorio astronomico WISE. Credito: NASA/JPL-Caltech/UCLAIngrandire

L'ammasso delle Pleiadi sta solcando una nuvola di gas e polvere, riscaldandola abbastanza da farla brillare nell'infrarosso, dove è stata vista dall'osservatorio astronomico WISE. Credito: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Un'idea molto fuori dal comune: forse i membri più brillanti... non lo sono. Membri, cioè. Si dà il caso che l'ammasso stia passando molto vicino a una nube oscura di gas e polvere, che è illuminata dalle stelle più luminose delle Pleiadi; lo potete vedere nelle immagini del cluster. Questa è solo una coincidenza; le misurazioni dei movimenti dell'ammasso e del gas mostrano che si stanno muovendo in direzioni diverse, quindi non sono correlate. Ma c'è da chiedersi se forse anche le stelle più luminose non fanno parte dell'ammasso, e casualmente si trovano vicino ad esso nel cielo.

Questo mi sembra estremamente improbabile. Hanno all'incirca lo stesso moto proprio (movimento attraverso il cielo) dell'ammasso stesso, il che indica che è molto probabile che ne facciano parte. Alcune delle stelle più luminose hanno movimenti un po' discosti dal movimento complessivo dell'ammasso (proprio come in uno stormo di uccelli uno o due uccelli potrebbero muoversi un po' più velocemente o più lentamente o in una direzione leggermente diversa rispetto agli altri) ma non mi basta gridare 'j'accuse!' Te lo aspetti in un ammasso di stelle in cui interagiscono gravitazionalmente. Alcuni verranno strattonati e tirati in direzioni diverse. Quello che vediamo potrebbe essere solo quella normale distribuzione delle velocità.

Così il gioco è fatto. Sembra che ora conosciamo la distanza dal centro delle Pleiadi, e possiamo quindi individuarne altre proprietà molto meglio... ma rimangono alcuni misteri piuttosto interessanti. Speriamo che questo e altri studi portino a una visione fisica più profonda della natura dell'ammasso e spieghino anche perché le stelle più luminose sembrano allinearsi per noi. Mi piacerebbe molto sapere perché questo è!


* Tecnicamente questa parola è plurale e il singolare è Pleiad, ma è anche usato come gruppo o nome collettivo, quindi è singolare. Quindi forse quanto sono lontane le Pleiadi? non è così semplice chiedere come pensavo all'inizio. Almeno grammaticalmente.


Li ha pubblicati in Note di ricerca dell'American Astronomical Society , dove gli astronomi possono pubblicare rapidamente brevi articoli (meno di 1.000 parole) su interessanti elementi di ricerca. Farò notare che non è sottoposto a revisione paritaria. Pensa a questo come un annuncio della ricerca piuttosto che un documento completo e completo.



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