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11 Dicembre 2019
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CASTORE, SEI STELLE IN UNA

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Dal tardo autunno fino alla primavera, la costellazione dei Gemelli, alta sul meridiano nelle serate da gennaio a marzo, si rende manifesta soprattutto per le due luminose stelle che identificano i mitici Dioscuri: la bianca Castore e la dorata Polluce.

Dal tardo autunno fino alla primavera, la costellazione dei Gemelli, altissima al meridiano nelle serate di febbraio e marzo, si rende manifesta soprattutto per le due luminose stelle che identificano i mitici Dioscuri: la bianca Castore e la dorata Polluce.

È alquanto strano come gli arabi, attenti osservatori, stimarono le due stelle di luminosità identica mentre il Bayer attribuì a Castore la lettera α ad indicarne il primato luminoso su Polluce che ricevette quindi la β, stima in seguito ribadita anche da Flamsteed nel suo Historia Coelestis Britannica del 1714.

Qualcosa è evidentemente cambiato negli ultimi quattro secoli, ma non esiste purtroppo documento alcuno che possa attestare quale delle due abbia incrementato o diminuito la propria luminosità, e in che misura.

Mentre Polluce è una gigante arancione non dissimile da Arturo, isolata nello spazio ad una distanza di 35 anni luce, la luce di Castore, al contrario, ci rivela particolari incredibili sulla sua multipla natura; tanto che già W. Herschel la definì “la più pregevole stella doppia dell’emisfero boreale”, senza conoscerne ancora la sua reale natura di sistema multiplo, che verrà scoperta in seguito. Ma andiamo per ordine.

Castore splende di magnitudine 1,58, seconda per luminosità tra le stelle della costellazione dopo Polluce e ventiquattresima di tutta la volta celeste. Sembra sia stato G. Cassini nel 1678 il primo a risolvere la stella in due componenti anche se la sua doppia natura divenne nota solo nel 1719, allorché W. Herschel la presentò come primo esempio noto di stella binaria.

Storia alquanto curiosa: allorché, infatti, egli compilò nel 1784 e nel 1782 due cataloghi di stelle da lui definite “doppie”, era convinto che queste fossero solo prospettiche e non fisicamente legate tra loro come invece accade nella realtà; anzi, l’astronomo tedesco, ritenendo che tutte le stelle splendessero della stessa luminosità intrinseca, rilegava quella apparente solo alla distanza, aspettandosi quindi che la componente più luminosa in una coppia fosse quindi la più vicina. Ragione per la quale essa avrebbe dovuto mostrare un certo spostamento parallattico rispetto alla secondaria, più lontana.

Ma Herschel non ottenne alcun risultato a suffragare tale ipotesi, fortemente contrastata dal reverendo J. Michell che dedusse, tramite puro calcolo probabilistico, che erano ben troppe le stelle doppie che potevano spiegarsi con un casuale allineamento prospettico.

Quasi un quarto di secolo più tardi Herschel giunse alla medesima conclusione, rinnegando la sua ipotesi; questo arco di tempo gli permise infatti di osservare, per alcune delle doppie che seguiva, degli “archi di orbita” seguiti dalle componenti più deboli attorno alle più luminose. Abbandonando quindi la sua ipotesi, fu proprio Herschel ad annunciare per primo, nel 1803, che era la gravitazione a tenere legate tali binarie, fornendo come primo esempio proprio la stella α dei Gemelli, da lui seguita per lunghi anni.

Da allora, le due componenti di Castore sono denominate A la più luminosa (mv = 1,93) e B (mv = 2,97) la più debole. Dopo aver raggiunto la minima separazione angolare di 1,8” d’arco nel 1965, le due componenti vanno da allora “aprendosi”: al momento, la coppia AB è separata da circa 4,8” d’arco, valore in costante aumento fino al 2085, quando le due saranno lontane 7,35” d’arco.

L’uso di un comune telescopio è quindi già sufficiente per risolvere Castore in due stelline, entrambe bianco-azzurrine ma dalla evidente differenza di luminosità, a patto di effettuare l’osservazione sotto un cielo che restituisca immagini le più calme e puntiformi possibili.

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Misurazioni astrometriche relative alla posizione della coppia, effettuate a partire dal XIX secolo, hanno permesso di seguire l’arco orbitale finora percorso dalla componente B per circa metà dell’intera orbita; non essendo quindi noto con precisione, il periodo orbitale “più probabile” stimato sembra essere di 467 anni. Mettendo in relazione tali grandezze con i dati ottenuti dal satellite Hipparcos sulla distanza del sistema, stimata in 51 anni-luce, ne consegue che la distanza fra le due componenti varia da un minimo di 71 UA fino ad un massimo di 138 UA.

Nel 1904, H. Curtis annunciò che entrambe le stelle erano, a loro volta, doppie spettroscopiche: la duplicità si rese manifesta dallo spostamento periodico delle righe spettrali per effetto Doppler, dovuto al moto orbitale. Scoperta certamente degna di nota poiché, improvvisamente, Castore diveniva il secondo sistema quadruplo noto dopo quello di Epsilon Lyrae!

Studi condotti sui ciclici spostamenti delle righe spettrali, in stretta relazione con la velocità radiale delle stelle, forniscono alla coppia Aa e Ab, separata da 3 milioni di km, un periodo orbitale di 9 giorni; al contrario, le più vicine Ba e Bb impiegano poco meno di 3 giorni a compiere una rivoluzione attorno al comune centro di massa.

Le componenti secondarie di ognuna delle due coppie distano circa 0,12 e 0,03 UA dalle principali; mentre queste ultime sono stelle di sequenza principale di tipo A, con luminosità rispettivamente 34 (Aa) e 14 (Ba) volte quella solare, le due compagne più piccole sono entrambe di tipo M, più piccole e fredde del Sole e con la metà della sua massa. Ma le sorprese non finiscono qui.

Basta infatti un comune telescopio per poter individuare, a poco più di 1 primo dalla coppia principale, un’anonima stellina rossastra di decima grandezza che, osservata nel corso degli anni, ha reso manifesto lo stesso moto nello spazio delle componenti A e B: si tratta di Castore C, terza componente del sistema, che dista dalla coppia principale almeno 1000 UA (150 miliardi di km) e attorno alle quali sembrerebbe orbitare in non meno di 14 000 anni!

Castore C è una binaria sia spettroscopica sia ad eclisse, cioè le due stelle si eclissano a vicenda durante il loro moto orbitale. Il periodo orbitale è di 0,81428 giorni, corrispondenti a circa 19,54 ore.

Un periodo così breve indica che le due componenti sono molto vicine fra loro: 2,7 milioni di km. L’orbita delle due stelle si presenta quasi di taglio e ciò spiega perché le due componenti, viste dalla Terra, si eclissano a vicenda. Le due componenti, entrambe di classe M1Ve, possiedono caratteristiche quasi identiche: i valori di massa, raggio e luminosità sembrano essere rispettivamente la metà, 0,6 volte ed appena 7 centesimi di quelli del Sole per entrambe le componenti.


Le osservazioni nelle alte energie condotte da telescopi spaziali hanno rivelato che, nei raggi X, la coppia AB è ben quattro volte meno luminosa della componente C che, pur essendo composta da stelle fredde, sono tuttavia interessate da fenomeni di intensa portata. La sigla YY Gem con la quale è conosciuta la componente C identifica la presenza di una certa variabilità; a tutti gli effetti, le due nane rosse esibiscono intensi brillamenti superficiali a cui sono associate intense emissioni nei raggi X aventi luogo nelle rispettive corone, molto probabilmente dovute ad interazioni fra le stesse.

Castore C venne scoperta spettroscopicamente, quindi identificata come terza componente del sistema di Castore, nel 1926; in realtà, l’orbita di Castore C non è ben nota ma se questa dovesse essere iperbolica, allora Castore C sarebbe solo “momentaneamente” legata al sistema AB, dal quale si allontanerà in futuro. Tralasciando questo dato, al momento quello di Castore è ad ogni modo un sistema popolato, quindi, da ben sei stelle legate tra loro dalla mutua gravità: roba da capogiro!


L’ultima sorpresa nella nostra esplorazione virtuale del sistema di Castore è che essa da il nome all’omonima corrente di stelle che condivide lo stesso movimento nello spazio; il gruppo, scoperto nel 1990, è composto da circa una quindicina di stelle relativamente vicine e tutte della stessa età, stimata in circa 200 milioni di anni: tra queste, figurano Fomalhaut, Vega, Alderamin e Zubenelgenubi, tutte posizionate in punti molto lontani sulla volta celeste proprio a causa della loro vicinanza.

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