Nuove variabili del GrAG: scopriamo le Gamma Doradus

Nell’Aprile 2023, il nostro gruppo di ricerca amatoriale si è dedicato allo studio delle stelle variabili chiamate Gamma Doradus (GDOR), dal nome della stella prototipo di questa speciale famiglia di stelle pulsanti. Il lavoro di gruppo ha permesso di scoprire ed aggiungere al catalogo internazionale dell’AAVSO tre nuove stelle, chiamate ora GrAGVar018, 019 e 020.

Il grafico in fase delle pulsazioni di GrAGVar018

La scoperta di nuove GDOR contribuisce a fornire elementi per lo studio della fisica delle pulsazioni di questa famiglia di variabili individuata dalla comunità scientifica solo a partire dalla fine degli anni ’90 e ancora non completamente conosciuta. Il loro interesse è accresciuto dal fatto che si tratta delle stelle pulsanti più vicine al Sole per dimensioni e temperatura. Nel diagramma HR si collocano ai margini della striscia di instabilità che accoglie le principali famiglie di stelle pulsanti (Cefeidi, RR Lyrae e Delta Scuti) e la loro distribuzione si protende verso i confini della classe spetrale G lungo fascia principale: si potrebbe dunque dire che le GDOR siano l’anello di congiunzione tra le variabili pulsanti e le nane gialle stabili di tipo solare e conoscerne la fisica è importante per capire l’evoluzione di stelle simili al Sole e i meccanismi che possono alterarne la stabilità.

Striscia di instabilità del diagramma HR (fonte Wikipedia). Nel cerchio rosso, DSCT, GDOR e stelle di tipo solare

Le loro vicine, Delta Scuti, sono stelle appena più calde e grandi del Sole, entrate in una fase della loro vita in cui la stella produce una grande quantità di Elio. E’ proprio l’Elio, nel suo stato ionizzato che, trattenendo il calore a causa della propria opacità, genera pulsazioni nell’involucro stellare, spiegate dal cosiddetto “meccanismo di opacità k”. Le Delta Scuti pulsano quindi per interazione tra pressione e temperatura della materia stellare. Le Gamma Doradus sono invece stelle molto più simili al Sole, che non presentano fenomeni legati all’opacità, ma pulsano semplicemente per interazioni tra la pressione della materia stellare e la forza di gravità che la attrae verso il centro della stella. Si ritiene che le pulsazioni siano comunque il risultato di meccanismi sofisticati che generano moti convettivi bloccati verso la superficie dell’involucro stellare, caratterizzati da più pulsazioni, di periodo e ampiezza diversi, che in alcuni casi possono interagire tra loro. Le velocità di pulsazione sono più piccole rispetto alle Delta Scuti, di un intero ordine di grandezza: i periodi quindi vanno da 0.5 a 3 giorni terrestri circa. Le ampiezze di oscillazione della magnitudine sono molto ridotte (meno di 0.1 mag) ma in alcuni casi – come quello di GrAGVar018 – possono superare questo valore, probabilmente a causa di interferenze costruttive tra più pulsazioni di periodo simile.

La disponibilità di fotografie astronomiche prodotte dal satellite TESS, estremamente accurate in termini di sensibilità alla variazione della magnitudine, permette di arricchire le osservazioni terrestri con serie di misure continuative – 24 ore per 7 – su durate di quasi un mese, ripetute annualmente. Trattando queste informazioni è possibile riconoscere degli andamenti ricorrenti nella fotometria delle stelle di questa famiglia, come mostrano le curve di luce di GrAGVar019 e GrAGVar020, arrivando a mettere a disposizione della comunità scientifica, nuovi dati su cui testare i modelli teorici dei meccanismi di pulsazione di origine gravitazionale e di blocco dei moti convettivi nell’involucro stellare.