Un’immagine di Betelgeuse presa a lunghezze d’onda sub-millimetriche dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Mostra una sezione di gas caldo che sporge leggermente dall’atmosfera estesa della stella gigante rossa. Alcuni dei dati usati per calcolare l’ultima parallasse di Betelgeuse provengono dalle osservazioni di ALMA. Immagine via ALMA.

Betelgeuse, la luminosa stella rossa nella costellazione di Orione il Cacciatore, è nella fase finale della sua vita stellare. Gli astronomi hanno a lungo pensato che un giorno esploderà per diventare una supernova. Alla fine del 2019 e all’inizio del 2020, Betelgeuse ha generato un sacco di chiacchiere sui social media tra gli astronomi. Si sono chiesti, un po’ scherzosamente, se un’esplosione fosse imminente perché la stella si è oscurata, senza precedenti, di una quantità notevole dalla fine di ottobre 2019. Quando la notizia è diventata mainstream, molte persone si sono chieste quanto Betelgeuse fosse lontana da noi e se un’esplosione potesse danneggiare la vita sulla Terra. La buona notizia è che se Betelgeuse esplode, è abbastanza vicino da mettere su uno spettacolare spettacolo di luce, ma abbastanza lontano da non causare alcun danno a noi sulla Terra. Per rispondere prima alla domanda sulla distanza, Betelgeuse si trova a circa 724 anni luce di distanza. Ma ottenere questa risposta, anche per una stella relativamente vicina, è sorprendentemente difficile.

È solo negli ultimi 30 anni, con l’uso di nuove tecnologie, che gli astronomi hanno ottenuto misure più accurate della distanza di Betelgeuse e di altre stelle vicine. Questo progresso è iniziato nel 1989, quando l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha lanciato un telescopio spaziale chiamato Hipparcos, dal nome del famoso astronomo greco Hipparchus. Nel corso di diversi anni di osservazioni, il telescopio spaziale Hipparcos ha fornito dati di parallasse e distanza per più di 100.000 stelle relativamente vicine.

Queste misurazioni divennero la base per la maggior parte delle stime delle distanze delle stelle che si vedono oggi.

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Quando si osserva da due posizioni, c’è un leggero spostamento nella posizione di una stella vicina rispetto alle stelle lontane di sfondo. Per le osservazioni sulla Terra, prese a sei mesi di distanza, la separazione tra queste due posizioni è il diametro dell’orbita terrestre. L’angolo alfa è l’angolo di parallasse. Immagine via P.wormer / Wikimedia Commons.

I dati originali di Hipparcos hanno dato una parallasse di 7,63 milliarcsecondi per Betelgeuse; che è circa un milionesimo della larghezza della luna piena. I calcoli basati su questa parallasse hanno dato una distanza di circa 430 anni luce.

Tuttavia, Betelgeuse è la cosiddetta stella variabile perché la sua luminosità fluttua nel tempo (detto questo, il recente entusiasmo per il calo di luminosità di Betelgeuse è dovuto al più grande calo di luminosità mai osservato). E qui è iniziata la difficoltà nella stima della distanza di Betelgeuse.

Questo perché studi successivi hanno trovato un errore nei metodi usati per ridurre i dati di Hipparcos per le stelle variabili. Uno sforzo per correggere questi errori ha dato una parallasse di 5,07 milliarcsecondi, cambiando la distanza stimata di Betelgeuse da 430 anni luce a circa 643 anni luce, più o meno 46 anni luce.

Ma aspetta, c’è di più. Nel 2017, gli astronomi hanno pubblicato nuovi calcoli che hanno ulteriormente raffinato la parallasse di Betelgeuse a 4,51 milliiarcsecondi. Questa nuova analisi dei dati di Hipparcos includeva anche le osservazioni di diversi radiotelescopi a terra. Questo colloca Betelgeuse ad una distanza di circa 724 anni luce, o, più precisamente, tra 613 e 881 anni luce quando le incertezze dei dati sono incluse.

Forse sapete che la missione di astrometria Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea ha l’obiettivo di fare una mappa tridimensionale della nostra galassia Via Lattea. Al momento del suo secondo rilascio di dati nell’aprile 2018, l’ESA ha detto che i dati di Gaia avevano già reso possibile:

… il catalogo stellare più ricco fino ad oggi, comprese le misure di alta precisione di quasi 1,7 miliardi di stelle.

Ma Betelgeuse non è una di quelle stelle, e Gaia non sarà usato per trovare una distanza più precisa per Betelgeuse. La ragione è che Betelgeuse è troppo luminosa per i sensori della sonda.

Una mappa di Orione il cacciatore, che mostra la posizione di Betelgeuse. Immagine via IAU / Sky & Telescope magazine / Wikimedia Commons.

Una parola sulla parallasse. Avete mai osservato un oggetto vicino da due luoghi diversi, e notato come la sua posizione cambiava rispetto a punti di riferimento lontani? Questo è l’effetto chiamato parallasse. Per ottenere una stima della distanza, le misurazioni della posizione di una stella vicina nel cielo rispetto a stelle di sfondo lontane sono ottenute a distanza di sei mesi. Durante questo periodo, la Terra ha viaggiato dalla parte opposta della sua orbita, quindi le due posizioni sono separate dal diametro dell’orbita terrestre, circa 300 milioni di km. La differenza nella posizione relativa della stella vicina nelle due posizioni permette agli astronomi di ricavare un angolo di parallasse e calcolare una distanza dalla stella vicina.

Gli antichi astronomi greci capivano il concetto di parallasse, ma non avevano la tecnologia per fare misurazioni angolari molto fini nel cielo. Di conseguenza, tutte le misure di parallasse stellare fallirono fino a quando l’astronomo tedesco Friedrich Bessel ci riuscì nel 1838. Usò un telescopio, e anche se i suoi due punti di osservazione erano ai lati opposti dell’orbita terrestre, riuscì a malapena a distinguere un piccolo spostamento angolare. Ma fu sufficiente per determinare una distanza di 11 anni luce da una stella vicina chiamata 61 Cygni.

Dai tempi di Bessel fino al lancio di Hipparcos nel 1989, erano state determinate solo poche migliaia di parallassi. Il processo è stato ostacolato da una serie di fattori, tra cui gli angoli estremamente piccoli coinvolti, le imperfezioni degli strumenti e, forse più di tutti, l’oscurità dell’atmosfera terrestre. Le osservazioni dalla Terra, anche da luoghi molto chiari e scuri come i deserti e le cime delle montagne, sono offuscate dalle distorsioni dell’atmosfera.

Hipparcos, ottenendo osservazioni dallo spazio a partire dal 1989, ha superato le limitazioni imposte dall’atmosfera terrestre per ottenere dati di posizione delle stelle con una precisione senza precedenti per quel tempo. Gli astronomi continuano a perfezionare queste misure con nuove innovazioni negli strumenti e nell’analisi dei dati, utilizzando osservatori terrestri e spaziali.

In fondo: Misurare la distanza di Betelgeuse è stato particolarmente difficile perché è una stella variabile. Calcoli complessi basati sui dati del telescopio spaziale Hipparcos e dei radiotelescopi a terra indicano che si trova a circa 724 anni luce di distanza.

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