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Spettroscopia (lista principale)

γ Cas

Pubblicato: 19 novembre 2015

Aggiornamento 7 dicembre 2015: abbiamo sostituito il profilo di intensità, prima prodotto con RSpec, con quelli generati dal software di Marco. A differenza di quello pubblicato precedentemente, nel nuovo profilo il "doppio picco" in H-alpha è molto più accentuato. Per questo motivo abbiamo aggiunto anche uno zoom della regione.

Le stelle Be

Sono identificate come stelle Be le stelle di classe spettrale B (ma anche, più raramente, O e le più calde della classe A), che presentano uno spettro con righe di emissione (e). Questi picchi di emissione hanno la loro spiegazione in dischi di gas rotanti emessi dalla stella stessa, che si sviluppano sul suo piano equatoriale. Le righe di emissione sono prodotte proprio da questi dischi di gas, la cui materia è più fredda rispetto alla stella da cui si è stata esplusa (dovrebbe essere questa la ragione della presenza di righe dell'idrogeno di Balmer, sebbene le stelle siano di classe B, dove sono assenti o molto deboli - la loro elevata temperatura fa sì che sia l'elio ad essere identificabile). La fase Be nell'evoluzione di una stella di dipo B è molto variabile e può essere solo transitoria.

Il fatto che il gas che produce le righe di emissione sia rotante - a velocità elevatissima - è responsabile di un effetto visibile nello spettro, una sorta di "doppio picco" centrato sulla lunghezza d'onda a cui ci si aspetterebbe di trovare l'emmissione. La spiegazione è l'effetto Doppler: si vedrà, ad esempio, una linea di emissione H-α spostata verso il blu, dal gas che si avvicina a noi, e, contemporaneamente, una spostata verso il rosso, dal gas che si allontana!

Cercando informazioni su questa strana tipologia di stelle di cui non conoscevo l'esistenza tra le risorse disponibili sul web, ho scoperto che si tratta di un campo di ricerca ancora aperto, e la fisica di formazione e svilippo dei dischi e l'emissione legata presenta ancora aspetti non compresi.

Il nostro primo spettro di una stella Be: γ Cas

La stella γ, a volte chiamata anche Tsih o Navi, è una stella piuttosto brillante, di magnitudine visuale +2,47, proprio al centro dell'asterismo "W" di Cassiopea. γ Cas mostra le righe α e β della Serie di Balmer in emissione. I suoi parametri sono problematici da stabilire con presisione: è una stella blu, molto calda, fortemente variabile. Il suo periodo di rotazione è brevissimo, di 1,21 giorni - la sua velocità di rotazione è di 400 Km/s: questo causa uno schiacciamento della stella e le conferisce una forma ovale, con un gradiente di temperatura che varia dai poli all'equatore.

Per una bella descrizione di questa stella -da cui ho preso queste informazioni - rimando alla pagina Gamma Cas di Jim Kaler.

Prima di filmare il suo spettro, abbiamo osservato γ Cas all'oculare: le due linee erano perfettamente visibili. In particolare la riga H-α si stagliava chiaramente sullo spettro - sottile, rossa e brillante.

L'immegine seguente mostra l'elaborazione finale dello spettro ripreso con la webcam, dove sono distiguibili entrambe le linee di emissione, H-β e H-α. La linea H-β è più subdola.

Lo spettro come appare al fuoco del telescopio. La ripresa è stata fatta con la camera planetaria QHY5L-II mono
con telescopio Meade ACF 8″ (203mm) su montatura HEQ5 . Questa immagine è ottenuta dalla mediana dei migliori frame.

Questo è il profilo finale ottenuto con il nostro software. È normalizzato a 1 e già stato corretto per la risposta dello strumento:

Profilo di intensità. Sono evidenti le due righe di Balmer in emissione. Sembra esserci il "famoso" doppio picco in H-α. I dettagli sono riportati nella pagina.

Zoom della regione attorno a 6562Å.

Commenti allo spettro

Non ci è sembrato oppurto segnare altre righe oltre le due principali. Non siamo riusciti a comprendere chiaramente cosa accade nella zona violetta dello spettro...

Doppio picco in H-α?

Il doppio picco è un effetto non sempre visibile negli spettri di queste stelle, ed è variabile nel tempo. Dipende dall'inclinazione del disco (è massimo quando è visto di taglio, ovvero quando la velocità radiale del gas rispetto a noi è massima), dall'estensione del suo diametro...

Siamo ragionevolmente sicuri che nel nostro spettro sia visibile il doppio picco centrato in H-α: era identificabile nei singoli frame del filmato e anche il profilo di luce generato dal software mostra una perdita di intensità.

Aggiunta 7 dic 2015: nella nuova elaborazione il doppio picco è più marcato. Rispetto alla versione precedente di questa pagina, abbiamo aggiunto anche un ingrandimento.

Setup:

Luogo di ripresa Capanne di Cosola (AL), Appennini
Data 7 novembre 2015 19:51
Reticolo StarAnalyser 100
Telescopio Tubo ottico Meade ACF 8″ (203mm) su montatura HEQ5
Camera QHY5L-II mono, con filtro IR
Software Software scritto in Python da uno degli autori (Marco)

Alcuni parametri di γ Cas

Designazione γ Cas, Tsih, Navi, HD 5394
Costellazione Cassiopea
Tipologia Sub-gigante blu. La più famosa stella di tipo Be, e la prima ad essere stata scoperta
Tipo spettrale B0.5IVe
Distanza 550 ly
Mv 2.47 (variabile)
B-V –0,15
Temperatura 30.000 K ?
Luminosità 65.000 L☉ ?
Raggio 10 R☉
Massa 17 M☉ ?

Cassiopea

Cassiopea è una costellazione che amo molto. È circumpolare e immediatamente riconoscibile nel cielo, anche dalla città. Leggo, sempre dall'articolo di Kaler, che l'asterismo "W" era conosciuto come "la mano tesa" nell'antica cultura araba. Le prime volte che ho cercato la Galassia di Andromeda mi sono guidata con le sue stelle.

E adesso questo progetto ci ha permesso di scoprire qualcosa di inaspettato di una di esse.

Regione di γ Cas, con la nebulosa Sh2-185. Credits: DSS

Link all'album completo: γ Cas

Riferimenti: