A una distanza di 11,9 anni luce, Epsilon Indi (ε Indi) è una stella nana arancione (nota anche come nana K) con il 71% del diametro del Sole. Un team internazionale, guidato dal ricercatore dell'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Tiago Campante, ha studiato questa stella con lo spettrografo ESPRESSO, montato sul Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio Europeo Meridionale (ESO), e ha rilevato le più piccole "scosse stellari" mai registrate.
Il team ha utilizzato una tecnica chiamata asterosismologia, che misura le oscillazioni nelle stelle. Queste forniscono indicazioni indirette dell'interno stellare, proprio come i terremoti ci dicono qualcosa dell'interno della Terra. In ε Indi, l'ampiezza massima delle oscillazioni rilevate è di soli 2,6 cm al secondo (circa il 14% dell'ampiezza delle oscillazioni solari), il che la rende la stella nana più piccola e più fredda osservata finora con oscillazioni simili a quelle solari confermate.
Queste misurazioni sono così precise che la velocità rilevata è più lenta della velocità media di un bradipo! "Il livello di precisione estrema di queste osservazioni è un eccezionale risultato tecnologico. È importante notare che questa rilevazione dimostra in modo conclusivo che l'astrosismologia precisa è possibile fino alle nane fredde con temperature superficiali fino a 4200°C, circa 1000 gradi più fredde della superficie solare, aprendo efficacemente un nuovo dominio nell'astrofisica osservativa," commenta Campante, leader del gruppo di ricerca "Towards a comprehensive study of stars" presso l'IA e professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della Facoltà di Scienze dell'Università di Porto (DFA-FCUP).
Questo livello di precisione potrebbe aiutare gli scienziati a risolvere una controversia di lunga data tra teoria e osservazioni riguardo alla relazione tra la massa e il diametro di queste stelle nane fredde. "Si sa che i modelli di evoluzione stellare sottostimano il diametro delle nane K del 5-15% rispetto al diametro ottenuto da metodi empirici. Lo studio delle oscillazioni nelle nane K, tramite astrosismologia, aiuterà a identificare le deficienze dei modelli stellari attuali e, quindi, a migliorarli, al fine di eliminare questa discrepanza," spiega la ricercatrice dell'IA Margarida Cunha.
Queste "scosse stellari" possono ora essere utilizzate per il futuro telescopio spaziale PLATO dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), una missione in cui l'IA è fortemente coinvolta. Le ampiezze delle oscillazioni misurate in questo studio possono essere convertite in ampiezze in fotometria, poiché saranno misurate da PLATO, e ciò rappresenta un'informazione fondamentale per aiutare a prevedere accuratamente il rendimento sismico di PLATO, previsto per il lancio nel 2026.
Nonostante un certo scetticismo iniziale riguardo alla possibilità che la rilevazione di tali oscillazioni potesse essere al di là delle capacità strumentali attuali, Mário João Monteiro (IA & DFA-FCUP) spiega che: "Oltre a rilevare la presenza di oscillazioni simili a quelle solari in ε Indi, ora speriamo di utilizzare le oscillazioni per studiare la complessa fisica degli strati superficiali nelle nane K. Queste stelle sono più fredde e attive del nostro Sole, rendendole laboratori importanti per sondare fenomeni chiave che avvengono nei loro strati superficiali e che non abbiamo ancora studiato in dettaglio in altre stelle".
Perché il team ha utilizzato ESPRESSO, Nuno Cardoso Santos (IA & DFA-FCUP), leader del gruppo di ricerca "Towards the detection and characterization of other Earths" presso l'IA, ha detto: "Lo spettrografo ESPRESSO è stato sviluppato da un consorzio internazionale co-guidato dall'IA. Gli obiettivi principali di ESPRESSO sono rilevare e caratterizzare pianeti di bassa massa in orbita attorno ad altre stelle e studiare la variabilità delle costanti fisiche della natura. Questo risultato mostra il potenziale dello spettrografo ESPRESSO per studiare altri casi scientifici all'avanguardia".
Poiché le stelle nane arancioni e i loro sistemi planetari hanno tempi di vita molto lunghi, di recente sono diventati un focus primario nella ricerca di mondi abitabili e di vita extraterrestre. Questo risultato dimostra che il potere dell'astrosismologia può ora potenzialmente essere utilizzato per la caratterizzazione dettagliata di tali stelle e dei loro pianeti abitabili, con implicazioni veramente estese. Inoltre, la determinazione precisa delle età delle nane fredde vicine resa possibile dall'astrosismologia potrebbe essere fondamentale nell'interpretare le biofirme nei pianeti extrasolari.
"Ogni volta che apriamo una nuova finestra sulla natura, nuove sorprese ci spingono verso nuove scoperte inaspettate. ε Indi promette di essere una di queste finestre con una vista luminosa," commenta Mário João Monteiro.