L'11 marzo 1437, un gruppo di astronomi reali in una torre dell'osservatorio a Seul, in Corea, osservò un lampo bianco brillante illuminare il cielo notturno. Uno dei cinque osservatori ha preso nota meticolosa di ciò che hanno visto: "Una stella ospite ha iniziato a essere vista tra la seconda e la terza stella di Wei [Scorpius] ... È durata per 14 giorni".
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Anche se allora non lo sapevano, la scintillante "guest star" proveniva da un evento più violento di quanto il suo nome suggerisca: un'esplosione di nova. Ora, utilizzando i registri coreani e le lastre fotografiche in vetro dell'Università di Harvard, gli astrofisici moderni hanno riscoperto la stella e ricostruito il ciclo di vita di un sistema stellare binario per la prima volta.
"La vera novità di questo studio è che abbiamo un orologio indiscutibile e straordinariamente accurato", grazie agli antichi coreani, afferma Michael Shara, autore principale dello studio e astrofisico all'American Museum of Natural History. “In astronomia, non si misura quasi mai nulla con una precisione migliore del 20-30%. Qui, sappiamo cosa succede al giorno. "
La ricerca, pubblicata mercoledì sulla rivista Nature, esamina l'evoluzione di un sistema binario, un accoppiamento celeste in cui due stelle sono abbastanza vicine da far sì che la loro gravità le faccia orbitare a vicenda. Circa il 70 percento delle stelle rientra in questa categoria e la loro relazione è tutt'altro che pacifica. La più grande delle due stelle è una nana bianca, una stella super densa con una massa non superiore a 8 volte la dimensione del nostro Sole. (In effetti, il nostro Sole diventerà probabilmente una nana bianca tra 5 miliardi di anni.)
"Se ti trovassi su una nana bianca, saresti schiacciato da una chiazza di petrolio", afferma Josh Grindlay, co-autore dello studio e principale investigatore del progetto Digital Access to a Sky Century @ Harvard (DASCH).
Il compagno a lungo termine della nana bianca, al contrario, è una nana rossa più piccola, che brucia idrogeno. Il nano bianco cannibalizza senza pietà il suo partner, assorbendo la materia e accumulandola in un anello attorno alla sua atmosfera. Quell'aureola di materia superpotente è chiamata "disco di accrescimento". Occasionalmente la quantità di materia che si riversa dalla stella più piccola al suo partner affamato aumenta a tal punto che la nana bianca si illumina drammaticamente, come una torcia che si accende improvvisamente. Questa è nota come "variabile cataclismica".
Ciò che gli astronomi coreani osservarono circa 600 anni fa, tuttavia, fu ancora più drammatico. Hanno assistito a qualcosa chiamato una nova, che è quando la materia che si accumula nell'atmosfera della nana bianca raggiunge la massa critica e provoca una catena di reazioni nucleari, crescendo fino a 1 milione di volte più luminosa del sole. A differenza di una supernova, una stella che subisce la nova non esplode completamente; fa solo la sua atmosfera. Alla fine il nano bianco ritorna in uno stato di "letargo", sorseggiando la materia dal suo partner. In questo stato, l'unica traccia rimasta della sua violenta eruzione è una nuvola di materia espulsa nota come una conchiglia.
"Le Novae sono spesso descritte come la terza esplosione più energica nell'universo - prima essendo il Big Bang, e in secondo luogo le esplosioni di supernovae e raggi gamma", afferma Jeremy Drake, un anziano astrofisico presso il Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian.
Prima d'ora, i ricercatori non erano sicuri se si verificassero novae e variabili cataclismiche nello stesso sistema o se alcuni sistemi producessero novae mentre altri rimanevano variabili cataclismiche. "Il fatto che possiamo risalire a questo particolare evento di nova dalle osservazioni coreane e vedere che questa stella è ora soggetta al normale comportamento variabile cataclismico, è un pezzo mancante del puzzle che ci dice che la nova e le variabili cataclismiche sono lo stesso sistema sottoposto a ciclico episodi ", dice Drake.
Per Shara, la rivelazione è ancora più gratificante. Per 30 anni, è stato alla ricerca di prove fisiche per la sua ipotesi che i sistemi binari esistano in uno stato di evoluzione, come "farfalle e bruchi". Dopo aver cercato in una posizione leggermente diversa da quella che si aspettava, ha finalmente trovato - o piuttosto, riscoperto —Questo nano bianco, seduto dentro il suo guscio di nova. E con le lastre di vetro di DASCH - che furono usate dagli astronomi e dai "computer" di Harvard per fotografare i cieli per 100 anni - Shara poteva vedere la stessa stella attraversare esplosioni di nani-nova (quei momenti di luminosità tremolante) nel 1934, 1935 e 1942.
Per questa straordinaria scoperta, dobbiamo un debito di gratitudine agli osservatori reali commissionati dal re coreano Sejong, che governò dal 1418 al 1450 e costruì "uno dei migliori osservatori astronomici al mondo", scrive Joseph Needham nella Sala di Heavenly Records: strumenti astronomici coreani e orologi . Oltre a costruire più osservatori e strumenti astronomici (incluso un rivoluzionario orologio ad acqua che colpisce da sé), gli astronomi reali fecero anche un'osservazione sufficientemente accurata della luna, del sole e di cinque pianeti per fare previsioni sui loro movimenti futuri nel 1442.
Il libro in cui sono registrate queste osservazioni e previsioni, Chilijeongsan (Calcoli dei sette luminari), è "prova dell'astronomia coreana ai massimi livelli nel mondo contemporaneo", scrive lo storico Park Seong-Rae in Scienze e tecnologia nella storia coreana: Escursioni, Innovazioni e problemi . Né è la prima volta che gli astronomi moderni hanno beneficiato dei meticolosi calcoli dei primi osservatori stellari. I popoli antichi che monitorano le eclissi solari e lunari in Asia e nel Medio Oriente hanno gettato le basi per i futuri progressi scientifici, riferisce Maya Wei-Haas per Smithsonian.com .
Ma anche se abbiamo svelato una grande domanda sul ciclo di vita delle novae, Shara crede che ci sia altro da illuminare. “Qualcuno di questi sistemi entra nelle fasi più profonde del letargo, dove la velocità di trasferimento di massa diventa migliaia di volte inferiore, o potrebbe addirittura scendere a zero? C'è un momento in cui le stelle non interagiscono? Questo è uno sconosciuto ", dice. Tutto ciò che sappiamo per ora è che il ciclo - nova, letargo, variabile cataclismica - si ripete migliaia di volte durante la lunga durata del sistema binario.
Alla fine di quel ciclo di vita, la stella di idrogeno cannibalizzata alla fine perde il suo stato di stella. "Diventa un nano bruno, quindi un pianeta, quindi il nucleo roccioso di un pianeta, quindi è probabilmente ridotto in una cintura di asteroidi", dice Shara.
Mentre Shara ha intenzione di continuare a osservare il cielo per ulteriori prove di ciò che verrà dopo per i sistemi binari, sospetta che un numero maggiore di suoi colleghi potrebbe andare a scavare nel passato per inseguire le novae. Drake, per esempio, sembra desideroso di affrontare il guanto. "Non so quanti siano in agguato, ma sono sicuro che ci sono più esempi negli archivi che possono essere seguiti", dice Drake, che non era affiliato allo studio. Aggiunge che, mentre gli exo-pianeti potrebbero ottenere la maggior parte dell'attenzione del pubblico, le variabili novae e cataclismiche sono davvero il luogo dove si trova il divertimento.
"L'evoluzione stellare e la fisica di come le stelle interagiscono e le dinamiche di esplosione - sono davvero sistemi affascinanti da esplorare", afferma.
