Roman può illuminarci sulle stelle situate nel rigonfiamento galattico della Via Lattea

Partendo dalle rilevazioni asteroseismiche riuscite del telescopio spaziale Kepler della NASA, ora ritirato, un team di ricercatori ha recentemente confermato che l’asteroseismologia sarà possibile con il prossimo telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA. Il loro studio esplora anche diversi modelli per fornire una stima del numero di stelle che saranno rilevabili tramite questo metodo. I loro risultati indicano che il telescopio fornirà il più grande campione asteroseismico mai raccolto.

Un team di ricercatori ha confermato che le stelle risuonano forte e chiaramente in una “chiave” che si armonizzerà bene con gli obiettivi scientifici e le capacità del prossimo Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA.

Le nature turbolente delle stelle producono onde che causano fluttuazioni nella loro luminosità complessiva. Studiando questi cambiamenti — un metodo chiamato asterosismologia — gli scienziati possono ottenere informazioni sulle età, masse e dimensioni delle stelle. Questi cambiamenti di luminosità erano percepibili per la NASA Telescopio spaziale Kepler che ha fornito dati asteroseismici su circa 16.000 stelle prima del suo ritiro nel 2018.

Utilizzando i dati di Kepler come punto di partenza e adattando il dataset per corrispondere alla qualità attesa da Roman, gli astronomi hanno recentemente dimostrato la fattibilità dell’asteroseismologia con il telescopio imminente al lancio e fornito una gamma stimata di stelle rilevabili.

È un ulteriore vantaggio rispetto ai principali obiettivi scientifici di Roman: mentre il telescopio conduce osservazioni per l’Indagine sul Rigonfiamento Galattico nel Dominio Temporale— un’indagine comunitaria centrale che raccoglierà dati su centinaia di milioni di stelle nel rigonfiamento della nostra galassia della Via Lattea — che fornirà anche informazioni sufficienti agli astronomi per determinare misurazioni stellari tramite asteroseismologia.

“L’asteroseismologia con Roman è possibile perché non abbiamo bisogno di chiedere al telescopio di fare qualcosa che non stava già pianificando di fare”, ha detto Marc Pinsonneault della Ohio State University di Columbus, coautore di un articolo che dettaglia la ricerca.

“La forza della missione romana è notevole: è progettata in parte per far progredire la scienza degli esopianeti, ma otterremo anche dati molto ricchi per altri ambiti scientifici che vanno oltre il suo focus principale.”

Il rigonfiamento galattico è densamente popolato da stelle giganti rosse, che sono più evolute e gonfie rispetto agli astri della sequenza principale (Le stelle della sequenza principale si trovano in uno stadio di vita simile al nostro Sole.)

La loro alta luminosità e frequenza oscillante, che va da ore a giorni, giocano a favore di Roman.

Come parte del suo Galactic Bulge Time-Domain Survey, il telescopio osserverà il rigonfiamento galattico della Via Lattea ogni 12 minuti su sei tratti di 70,5 giorni, una cadenza che lo rende particolarmente adatto all’asteroseismologia delle giganti rosse.

Sebbene ricerche precedenti abbiano esplorato il potenziale dell’asteroseismologia con Roman, il team ha analizzato più in dettaglio le capacità e il design delle missioni di Roman. La loro indagine consisteva in due grandi sforzi:

Per prima cosa, i membri del team hanno esaminato i dati asteroseismici di Keplero e applicato parametri affinché il dataset corrispondesse alla qualità attesa dei dati romani.

Questo includeva l’aumento della frequenza di osservazione e l’adattamento della gamma di lunghezze d’onda della luce.

Il team calcolò le probabilità di rilevamento, che confermarono con un sonoro sì che Roman sarà in grado di rilevare le oscillazioni delle giganti rosse.

Il team ha poi applicato le probabilità di rilevamento a un modello della galassia della Via Lattea e ha considerato i campi visivi suggeriti per il rilievo galattico per capire quante giganti rosse e stelle a ciuffo rosso potessero essere studiate con l’asteroseismologia.

“Al momento del nostro studio, il sondaggio comunitario principale non era ancora completamente definito, quindi abbiamo esplorato diversi modelli e simulazioni. La nostra stima del limite inferiore era di 290.000 oggetti in totale, con 185.000 stelle nel rigonfiamento,” ha detto Trevor Weiss della California State University di Long Beach, co-primo autore dell’articolo.

“Ora che sappiamo che il sondaggio comporterà una cadenza di 12 minuti, vediamo che rafforza i nostri numeri a oltre 300.000 rilevamenti asteroseismici in totale. Sarebbe il più grande campione asteroseismico mai raccolto.”

I benefici dell’asteroseismologia con Roman sono numerosi, incluso il collegamento con la scienza degli esopianeti, un focus principale per la missione e il rilevamento galattico delle protuberanze.

Roman rileverà esopianeti, o pianeti fuori dal nostro sistema solare, tramite un metodo in cui la gravità di una stella in primo piano amplifica la luce proveniente da una stella di fondo.

La presenza di un esopianeta può causare un evidente cambiamento di luminosità risultante.

“Con i dati asteroseismici, potremo ottenere molte informazioni sulle stelle ospiti degli esopianeti, e questo ci darà molte informazioni sugli esopianeti stessi,” ha detto Weiss.

“Sarà difficile dedurre direttamente le età e l’abbondanza di elementi pesanti come il ferro per le stelle ospiti degli esopianeti rilevati da Roman,” ha detto Pinsonnault. “Conoscere queste cose — età e composizione — può essere importante per comprendere gli esopianeti. Il nostro lavoro illustrerà le proprietà statistiche dell’intera popolazione — quali sono le abbondanze e le età tipiche — affinché gli scienziati degli esopianeti possano contestualizzare le misurazioni romane.”

Inoltre, per gli astronomi che cercano di comprendere la storia della galassia della Via Lattea, l’asteroseismologia potrebbe rivelare informazioni sulla sua formazione.

“In realtà non sappiamo molto sul rigonfiamento della nostra galassia, visto che puoi vederlo solo dentro Luce infrarossa a causa di tutta la polvere che ne è arrivata,” ha detto Pinsonnault.

“Potrebbero esserci popolazioni o schemi sorprendenti lì. E se ci fossero giovani stelle sepolte lì? Roman aprirà una finestra completamente diversa sulle popolazioni stellari nel centro della Via Lattea. Sono pronto a essere sorpreso.”

Poiché Roman è destinato a osservare il rigonfiamento galattico poco dopo il lancio, il team sta lavorando per costruire un catalogo in anticipo e fornire una lista di stelle osservabili che potrebbero aiutare negli sforzi di convalida le prime prestazioni del telescopio.

“Al di fuori di tutta la scienza, è importante ricordare quante persone servono per far partire queste cose, e quante persone diverse lavorano su Roman”, ha detto il co-primo autore Noah Downing della Ohio State University.

“È davvero emozionante vedere tutte le opportunità che Roman sta aprendo per le persone prima ancora del lancio e poi pensare a quante altre opportunità ci saranno una volta nello spazio e raccolta dati, che non è molto lontano.”

Roman è previsto per il lancio entro e non oltre maggio 2027, con il team che lavora a un possibile lancio anticipato già nell’autunno 2026.

L’articolo  è pubblicato  su  The Astrophysical Journal

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