Due stelle cannibali che si rincorrono vorticosamente nello spazio, completando un giro completo l’una attorno all’altra in appena 8 minuti e 33 secondi. Non è la trama di un film di fantascienza, ma quello che succede nel sistema ATLAS J1013−4516, un sistema binario di nane bianche appena descritto in uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal da un gruppo di astronomi del MIT, con a capo Emma Chickles. E la parte più impressionante è che una delle due stelle sta letteralmente divorando l’altra.
Le nane bianche, per chi non lo sapesse, sono quello che resta di stelle simili al nostro Sole una volta che hanno finito il carburante nucleare. Nuclei incandescenti, densissimi, grandi più o meno quanto la Terra ma con una massa paragonabile a quella di una stella vera e propria. Quando due di questi oggetti si trovano in orbita ravvicinata, la gravità fa il suo gioco in modo brutale. In ATLAS J1013−4516, la nana bianca più aggressiva sta strappando materiale alla sua compagna, che si deforma sotto le forze di marea come un palloncino schiacciato.
Il materiale sottratto forma un disco di accrescimento ricco di elio, surriscaldato, che avvolge la stella predatrice come un anello di fuoco. Il periodo orbitale di 8,56 minuti rende questo sistema tra i più compatti mai osservati. Ne esiste uno ancora più estremo, HM Cancri, che completa la sua orbita in soli 5,4 minuti, ma quel sistema non presenta eclissi osservabili dalla Terra. Ed è proprio qui che ATLAS J1013−4516 diventa davvero prezioso per gli scienziati.
Il metronomo cosmico delle eclissi
La fortuna, almeno dal punto di vista scientifico, è che il piano orbitale di questo sistema di stelle risulta quasi perfettamente allineato con la nostra linea di vista. Significa che, ad ogni giro, le due nane bianche si eclissano a vicenda: prima una passa davanti all’altra, poi viceversa. Due eclissi ogni orbita da poco più di otto minuti. Utilizzando lo strumento ad alta velocità ULTRACAM montato sul Gran Telescopio Canarias e la camera proto-Lightspeed al telescopio Magellan Clay in Cile, il team ha costruito una cronologia delle eclissi che copre quasi un decennio, attingendo anche agli archivi storici dei rilevamenti ATLAS e Gaia.
Queste eclissi funzionano come un metronomo cosmico di precisione estrema: ogni minima variazione nei tempi di arrivo rivela come l’orbita stia cambiando. E quello che hanno trovato è notevole. Il periodo orbitale si sta accorciando a un ritmo misurabile. Tradotto in parole semplici: le due stelle cannibali si stanno avvicinando lentamente, in un abbraccio gravitazionale che le porterà, in un futuro lontanissimo, alla fusione.
Un segnale che LISA potrà catturare
Due stelle così compatte, in orbita così stretta, generano increspature nello spaziotempo, cioè onde gravitazionali, con un’intensità tutt’altro che trascurabile. Il team del MIT ha calcolato che ATLAS J1013−4516 produrrà un segnale rilevabile da LISA (Laser Interferometer Space Antenna), l’osservatorio spaziale di onde gravitazionali che l’ESA prevede di lanciare nei primi anni del prossimo decennio, con un rapporto segnale/rumore atteso superiore a 20 in quattro anni di osservazione. Con questi numeri, il sistema si candida a diventare una delle fonti di onde gravitazionali più brillanti del cielo.
Come spiegano i ricercatori, i sistemi in cui le stelle orbitano l’una intorno all’altra a distanze così ravvicinate sono rari, e capire come si scambiano massa in questi regimi estremi resta una questione aperta da decenni. Le eclissi di ATLAS J1013−4516 permettono misurazioni di una precisione altrimenti impossibile: la massa di entrambe le nane bianche, la geometria del disco, la risposta strutturale della stella che perde materiale sotto la pressione gravitazionale. Lo stesso gruppo del MIT ha scoperto anche ATLAS J1138−5139, un sistema simile con un periodo di 28 minuti, e ha catalogato oltre undici binarie compatte a breve periodo attraverso ricerche sistematiche. Quando LISA aprirà la finestra sulle onde gravitazionali a bassa frequenza, questa coppia di nane bianche che si rincorre nel buio a 8 minuti e 33 secondi per giro sarà probabilmente tra le prime voci del nuovo catalogo cosmico.