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Nuova pubblicazione su pi Aqr

Le nuove tecniche per studiare e comprendere la natura di tanti fenomeni celesti.

Messaggioda umberto » 4 lug 2019, 16:24

Salve a tutti, ancora una volta il lavoro degli astrofili ha fatto breccia nella ricerca scientifica. Complimenti a tutti i coautori.

Il titolo del paper e gli autori:
Evolution of the disk of pi Aqr: from near-disappearance to a strong maximum
Y. Naze, G. Rauw, J .Guarro Flo, A. De Bruin, O. Garde, O. Thizy, F. Houpert, E. Pollmann, C.J. Sawicki, M. Leonardi, M. Moll, C.T. Quandt, P. Berardi, T. Lester, P. Fosanelli, A. Favaro, J.N. Terry, K. Graham, B. Mauclaire, T. Bohlsen, M. Pujol, E. Bertrand, E. Bryssinck, V. Desnoux, P. Lailly, J. Montier, M. Mannucci, N. Montigiani, A. Stiewing, J. Daglen, C. Kreider, T. Lemoult, T. Rodda

Per chi vuole saperne di più:
https://arxiv.org/abs/1906.09030
Ultima modifica di umberto il 5 lug 2019, 18:15, modificato 2 volte in totale.
umberto
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Messaggioda Alessandro » 5 lug 2019, 7:01

Complimenti :ymapplause: :ymapplause: :ymapplause:
Alessandro
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Messaggioda Paolo » 5 lug 2019, 19:05

Grazie Umberto, Alessandro! Lo studio di pi Aqr segue un lavoro analogo svolto in precedenza, basato su osservazioni spettroscopiche professionali ed amatoriali effettuate nel periodo 2004-2013 (Zharikov et al. 2013). Notevole che qui gli spettri utilizzati per le analisi siano esclusivamente amatoriali! Nel periodo considerato, 2013-2019, fra gli spettri depositati nel database BeSS vi sono infatti solo contributi amatoriali. Il fatto che dei professionisti, in questo caso Yael Naze e Gregor Rauw, abbiano basato un lavoro scientifico sulle sole nostre osservazioni e' davvero gratificante!

Due parole sulla "nostra" stella...

Pi Aqr e' una stella Be ed e' un soggetto molto interessante data la sua luminosita' e le righe spettrali in emissione assai variabili e spesso molto intense. Ha esibito nel corso del tempo fasi attive alternate a fasi di quiescenza (per la formazione e il dissolvimento rispettivamente del disco equatoriale circumstellare). Possiamo parlare di variazioni a lungo termine (anche se e' tutto relativo!) se consideriamo che una delle fasi, ad esempio quella attiva iniziata nei primi anni 50 e terminata intorno al 1990, e' durata circa 40 anni. Per altre stelle della stessa tipologia si osservano invece periodi che danno origine a variazioni spettrali molto piu' brevi, dell'ordine di giorni o perfino ore). Lo "zoo" delle stelle Be e' molto variegato!

Dopo la lunga fase attiva e' seguito il declino ed una una fase di quiescenza, dal 1996 al 2001, utilizzata dagli astronomi per rilevare i parametri fisici stellari. La presenza del disco infatti "inquina" la luce della stella, rendendo complicata l'analisi spettrale basata sulle righe e sul continuo. In realta' la fase di quiescenza non era completamente tale, infatti la componente in emissione della riga Ha non e' mai scomparsa del tutto, da qui la definizione dello stato: “quasi-normal star”. Oltre una lieve emissione per un residuo del disco, era presente anche un debole picco che sembrava spostarsi in lunghezza d'onda rispetto al largo assorbimento fotosferico.

Proprio la debole emissione h-alfa ha permesso di scoprire, durante la quiescenza, che la stella era in realta' un sistema binario (Bjorkman et al. 2002). Rappresentando in un grafico la velocita' radiale della componente in emissione e quella dell'assorbimento fotosferico in funzione del tempo, si e' visto che che i valori variavano periodicamente (P = ~84 giorni) e le due serie di dati mostravano un andamento in controfase. Il modello ipotizzato per questo comportamento prevede una seconda stella circondata da un guscio gassoso (la sorgente dell'emissione) in orbita quasi circolare attorno al centro di massa del sistema. La dinamica del sistema permette di calcolare anche la massa delle componenti (conosciamo anche la distanza di pi Aqr grazie alla missione Hipparcos).

P_aqr_phase_binary.jpg

Si tratta quindi di un sistema binario in cui una delle componenti, la piu' massiva, e' una stella Be. Pi Aqr non e' l'unico caso, sono diverse le Be incluse in sistemi binari o multipli (es. beta Lyrae). La caratteristica binaria incrementa la complessita' (considerare che avvengono anche trasferimenti di massa fra le componenti), di conseguenza gli spettri sono piu' difficili da interpretare.

In pi Aqr il profilo della riga h-alfa appare a doppio picco per la maggior parte del tempo (ci sono state poche eccezioni come quella degli anni 1970-1989 in cui il profilo mostrava una singola emissione). I due picchi presentano una grande variabilita' che viene monitorata mediante il parametro "V/R". V ed R sono le altezze dei due picchi (la distanza tra il continuo normalizzato e la parte piu' alta dell'emissione) spostati rispettivamente verso il violetto e verso il rosso.

piaqr_20140926_795_VR_PB.jpg

Nell'immagine sopra il profilo porta ancora gli assorbimenti operati dalla nostra atmosfera (righe telluriche), in realta' le misure si prendono dopo averli eliminati.

Nel documento sono stati analizzati i profili h-alfa di 379 spettri di pi Aqr ricavando, oltre al parametro V/R, la larghezza equivalente, la velocita' radiale del centroide della riga e la sua larghezza in Km/s con il metodo statistico dei momenti.

Analisi_halfa.jpg

Il grafico della larghezza equivalente (ovvero la forza della riga di emissione H-alfa) in funzione del tempo da l'idea di come sia evoluto il disco circumstellare fra il 2013 e l'inizio del 2019. Si tratta di un periodo molto interessante perche' si passa dalla fase "quasi-normal star" ad una di estrema attivita', con un livello raggiunto solo nel massimo avutosi fra il 1950 e il 1990.

Andamento_EW.jpg

Essendo pi Aqr una binaria, la velocita' radiale varia con le fasi orbitali. L'andamento sinusoidale, in un grafico di fase basato sulle effemeridi note, si evince anche dalle nostre osservazioni.

Anche il rapporto V/R varia in modo analogo, come si vede nel grafico di fase che segue.

VR_fase.jpg

Questa modulazione e' imputata ad una asimmetria del disco che si origina per la presenza della compagna. Con la tecnica della tomografia Doppler si evince infatti una zona piu' emissiva (dalla morfologia variabile) collocata sulla parte esterna del disco ed orientata sempre verso la compagna. La caratteristica si e' osservata nella precedente analisi eseguita su spettri presi fra il 2004 e il 2013 (Zharikov et al. 2013) e si conferma in questo lavoro basato su spettri piu' recenti.

Una delle mappe Doppler:

Mappa_Doppler.jpg

Le piccole croci rappresentano la velocita' radiale della componente primaria (vicino al centro) e della secondaria (sopra). Si nota come la zona piu' emissiva (magenta nella mappa a colori) sia collocata approssimativamente sul lato verso la secondaria. Nelle mappe Doppler il disco circumstellare equatoriale appare di forma anulare ma va ricordato che, a livello spaziale, la parte interna e quella esterna risultano invertite. I grafici mostrano il flusso nello spazio delle velocita' a cui non corrisponde una loro distribuzione spaziale. Considerando infatti il moto Kepleriano della materia che compone il disco, le regioni interne (piu' vicine alla stella) sono quelle a velocita' maggiore e si trovano all'esterno nella mappa Doppler.

Abbiamo tanti esempi di moto Kepleriano, pensiamo alla materia di cui sono fatti gli anelli di Saturno, le zone piu' interne si muovono piu' velocemente (cosa facilmente verificabile anche con i nostri spettrografi a risoluzione medio-alta). Possiamo anche considerare il moto dei pianeti che orbitano attorno al Sole (per Mercurio la velocita' e' di circa 48 Km/s, la Terra viaggia a circa 30 Km/s e Nettuno a circa 5.4 Km/s). Per lo stesso principio, anche nei dischi circumstellari delle stelle Be le zone esterne si muovono piu' lentamente di quelle interne.

Potete leggere i dettagli di questo studio nel documento originale che si trova al link segnalato da Umberto.

Come astrofilo, l'esperienza fatta rafforza le mie convinzioni... possiamo veramente essere utili alla comunita' scientifica. Il mio (solito) consiglio: curate al meglio le vostre osservazioni e osservate, osservate, osservate (piu' di quanto faccio io, non sono un buon esempio!)... Nella maggior parte delle volte ci divertiamo, a volte facciamo qualche sacrificio ma in ogni caso i nostri sforzi saranno sempre premiati, e' solo una questione di tempo.

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Messaggioda tonyven » 6 lug 2019, 15:58

WOW! Che bel lavoro! Così si che si fà. E'molto gratificante avere spiegazioni dettagliate del lavoro svolto. Per noi semplici mortali capire quello che viene fatto è uno stimolo enorme. Complimenti ragazzi!
Saluti Tonino
tonyven
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Messaggioda nico » 9 lug 2019, 23:29

Grazie Umberto e grazie Paolo per la bella descrizione.
Siamo orgogliosi di aver dato anche il nostro piccolo contributo.

A presto e complimenti a tutti.
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nico
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Messaggioda Paolo » 10 lug 2019, 15:56

Grazie a voi, Tonino, Nico!

Siamo orgogliosi di aver dato anche il nostro piccolo contributo.

Nico, vale anche per me. Come si dice, l'unione fa la forza!

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Messaggioda LFranco » 10 lug 2019, 19:11

Complimenti a tutti per la pubblicazione ed a Paolo per la bella e chiara descrizione.
Saluti
Lorenzo Franco
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Messaggioda Paolo » 14 lug 2019, 2:15

Grazie Lorenzo!

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