Osservare le stelle come mai prima d’ora: nuovo futuro per l’astronomia

Tutti abbiamo in mente un’immagine delle stelle: sfere luminose e gigantesche di plasma. Ma forse questa visione deriva dalla nostra stella, il Sole. Se altre stelle tra le miliardi che conosciamo fossero radicalmente diverse, saremmo in grado di accorgercene?

La forma delle stelle

Gli astrofisici studiano gruppi di stelle nate nello stesso periodo per comprenderne l’evoluzione e dedurre la loro composizione chimica analizzando i colori della luce emessa. Questo ci consente di stimare con precisione l’età delle stelle, i loro elementi costitutivi, il combustibile che le alimenta e il loro destino. Tuttavia, nonostante queste informazioni, ottenere un’immagine dettagliata della forma di stelle diverse dal Sole rimane estremamente difficile.

Perché è così complicato? Non sono forse enormi le stelle? E perché non possiamo studiarne la forma come facciamo con galassie molto più lontane?
La risposta è semplice: le stelle, pur essendo gigantesche, sono molto lontane e il loro diametro angolare è estremamente ridotto.

Un esempio pratico

Immaginiamo una moneta da 2 euro. Se la teniamo in mano, o anche dall’altra parte della stanza, possiamo facilmente riconoscerla. Ma saremmo in grado di identificarla se fosse a 1 km di distanza? E a 100 km?
Le stelle più luminose del cielo hanno dimensioni angolari equivalenti a una moneta da 2 euro vista da 6.000 km (ad esempio, la distanza tra Parigi e New York). Anche i telescopi più avanzati non riescono a percepire dettagli di oggetti così piccoli: nelle immagini appaiono come semplici punti luminosi, un singolo pixel. Per studiare la forma delle stelle sono necessari telescopi con una risoluzione angolare migliore.

Il contributo degli interferometri ottici

Gli attuali sistemi di telescopi, detti interferometri ottici, possono operare combinando i segnali di ciascun telescopio. Il più grande di questi sistemi, il Centro di Astronomia ad Alta Risoluzione Angolare (CHARA) a Mount Wilson, in California, è in grado di funzionare come un telescopio virtuale con un diametro fino a 300 metri, misurando dimensioni e dettagli di circa un migliaio di stelle. Tuttavia, queste tecnologie hanno limiti significativi: i telescopi non possono essere separati molto di più senza costi elevati, limitando così la risoluzione angolare.

E se usassimo un altro tipo di telescopio?

Esiste un’altra classe di telescopi, sviluppati per scopi diversi, che potrebbe offrire nuove opportunità. Nell’ultimo ventennio, la fisica delle astroparticelle e l’astronomia a raggi gamma di altissima energia sono diventate essenziali per lo studio di fenomeni estremi, come buchi neri supermassicci, pulsar, supernove ed eventuale materia oscura.

I telescopi Cherenkov, utilizzati per queste osservazioni, si stanno evolvendo: il Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), in fase di sviluppo, rappresenterà la prossima generazione. Composto da decine di telescopi di diverse dimensioni, separati da centinaia di metri, il CTAO avrà una capacità senza precedenti per l’astronomia a raggi gamma. Ma cosa c’entrano questi telescopi con le stelle?

Le stelle come non le abbiamo mai viste

Il progetto MicroStars mira a dimostrare che i telescopi Cherenkov, grazie alla tecnica dell’interferometria di intensità, potrebbero essere usati anche per creare il più grande telescopio ottico virtuale mai realizzato, superando le attuali limitazioni degli interferometri ottici. Questo strumento potrebbe rivoluzionare il modo in cui osserviamo le stelle, consentendo di catturare immagini dettagliate mai ottenute prima.

Se questa tecnologia venisse perfezionata, si potrebbero compiere passi da gigante in diversi ambiti scientifici: misurare le dimensioni e l’oscuramento dei bordi delle stelle, migliorando la comprensione degli esopianeti; studiare l’attività magnetica di altre stelle attraverso la rilevazione di macchie solari; o analizzare la rapida rotazione, i dischi di accrescimento e i venti stellari delle stelle più massicce, come quelle di tipo OB.

In un futuro non troppo lontano, questa tecnologia potrebbe persino consentire di fotografare l’ombra di un esopianeta in transito davanti a una stella, regalandoci un’immagine iconica per l’intera umanità.