In breve
- Un gruppo guidato da Narsireddy Anugu ha misurato il limb darkening di 31 stelle evolute con il CHARA Array sul Monte Wilson.
- Le osservazioni in H (1,6 micrometri) e K (2,2 micrometri) mostrano una riduzione del limb darkening tra le bande di quasi il 40 per cento, più di quanto predetto dai modelli.
- Gli autori suggeriscono di estendere le misure alle stelle di sequenza principale e a un intervallo di lunghezze d'onda più ampio per verificare la discrepanza.
Il team guidato da Narsireddy Anugu del Center for High Angular Resolution Astronomy ha misurato con precisione il limb darkening di 31 stelle evolute usando il CHARA Array sul Monte Wilson, in California, e ha pubblicato i risultati il mese scorso su The Astronomical Journal.
Le misure sono state effettuate simultaneamente nelle bande dell’infrarosso H e K, centrate rispettivamente attorno a 1,6 micrometri e 2,2 micrometri, e confrontano come varia la luminosità dal centro al bordo del disco stellare. Il fenomeno osservato prende il nome di limb darkening, o oscuramento al bordo, ed è legato alla profondità da cui proviene la radiazione osservata: il centro del disco rivela regioni più profonde e calde, il bordo strati più esterni e più freddi.
Osservazioni CHARA Array sul Monte Wilson
Il gruppo ha impiegato il CHARA Array, che combina la luce di sei telescopi distribuiti sul Monte Wilson per ottenere risoluzione angolare elevata tramite interferometria. Invece di fotografie convenzionali, CHARA misura variazioni del segnale interferometrico al variare della distanza tra i telescopi per ricavare il diametro angolare e il profilo di luminosità delle stelle. Questa tecnica ha reso possibile ottenere profili di limb darkening diretti anche per stelle relativamente vicine che altrimenti appaiono come puntini nei singoli telescopi.
Le immagini derivate mostrano ogni stella alla stessa scala relativa e riportano il raggio espresso in raggi solari per ciascun oggetto. Tra le stelle analizzate compare anche Procyon, una delle più brillanti nel cielo e principale della costellazione del Cane Minore, usata come confronto tra modelli e osservazioni. Il dataset comprende 31 stelle evolute, scelte perché le loro atmosfere estese e complesse costituiscono un banco di prova impegnativo per i modelli di atmosfera stellare.
Risultati: limb darkening nelle bande H e K
Tutte le 31 stelle osservate mostrano il caratteristico limb darkening: maggiore luminosità centrale e attenuazione verso il bordo. Le misure simultanee in H (1,6 micrometri) e K (2,2 micrometri) evidenziano che l’oscuramento al bordo diminuisce con l’aumentare della lunghezza d’onda, nella direzione prevista dai modelli di atmosfera stellare.
Il dato sorprendente è che, nel campione, il limb darkening diminuisce tra le due bande di quasi il 40 per cento, una variazione molto più intensa di quanto predicono i modelli considerati dagli autori. Inoltre il limb darkening risulta meno marcato nelle stelle con temperature superficiali più elevate, tendenza anch’essa prevista ma la cui entità non è riprodotta correttamente dai modelli.
Gli autori, tra cui John D. Monnier, Antoine Mérand, Becky Flores, Alexandre Gallenne, Douglas R. Gies, Mayra Gutierrez, Robert Klement, Stefan Kraus, Jayadev Rajagopal, Rachael M. Roettenbacher e Gail H. Schaefer, hanno confrontato diversi modelli di atmosfera stellare senza trovare un accordo completo con la rapidità del cambiamento osservato con la lunghezza d’onda. Il lavoro è pubblicato con il titolo “Empirical H- and K-band Limb Darkening for 31 CHARA Stars: A Near-Infrared Benchmark for Stellar-Atmosphere Models” su The Astronomical Journal.
La discrepanza non è solo un dettaglio estetico: il profilo di luminosità fornisce informazioni sulla distribuzione della temperatura e sull’opacità negli strati atmosferici, dati che servono a testare la correttezza dei modelli. Inoltre il limb darkening influisce sull’interpretazione delle curve di transito degli esopianeti, perché la quantità di luce occultata dipende dalla zona del disco stellare coperta dal pianeta.
Per questo motivo gli autori indicano come prossimo passo l’estensione delle misure a stelle di sequenza principale e l’osservazione del limb darkening su un intervallo di lunghezze d’onda più ampio, dal visibile all’infrarosso, per verificare se la stessa discrepanza persiste anche in altre classi di stelle. Se le misure estese confermeranno differenze analoghe, i modelli dovranno essere riveduti per descrivere con maggior fedeltà i bordi delle stelle.
