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La Grande Nube di Magellano, la galassia di grandi dimensioni più vicina alla Via Lattea. Le croci bianche indicano la posizione delle stelle binarie studiate per determinare con precisione la distanza di questa galassia. (ESO)

Le distanze degli oggetti più remoti dell’Universo vengono determinate misurando quelle di oggetti vicini e poi usandoli come candele standard, cioè oggetti di luminosità nota. Osservando la luminosità apparente di uno di questi oggetti e sapendo che questa diminuisce con il quadrato della distanza, si può ricavare quest’ultima ed estendere le misure sempre più in là nel cosmo. Ma questa catena di misure non può essere più accurata di quella del primo anello. Finora, il punto più sfuggente è stato trovare la distanza precisa della Grande Nube di Magellano, una delle galassie più vicine alla Via Lattea. Poiché le stelle di questa galassia vengono usate a fondamento della scala delle distanze di galassie più remote, questo punto è di cruciale importanza.
Ma ora osservazioni meticolose di una rara classe di stelle doppie hanno permesso di dedurre un valore molto più preciso per la distanza della Grande Nube di Magellano:163.000 anni luce con un errore di circa il 2%.
Il miglioramento di questa misura ci fornisce anche una migliore distanza per molte stelle variabili di tipo Cefeide, stelle brillanti e instabili che pulsano e variano periodicamente in luminosità. C’è una relazione precisa tra la velocità del cambiamento e la luminosità intrinseca della stella. Le Cefeidi che pulsano più velocemente sono più deboli di quelle che pulsano lentamente. Queste stelle pulsanti vengono usate come candele standard per misurare le distanze delle più remote galassie e determinare il tasso di espansione dell’Universo. E così, una distanza più precisa della Grande Nube di Magellano, migliorando con una misura indipendente la calibrazione delle stelle Cefeidi ad essa appartenenti, riduce immediatamente l’imprecisione delle distanze cosmologiche.

Rappresentazione artistica di un sistema stellare binario ad eclisse formato da due stelle giganti rosse. (ESO)

La nuova distanza della Grande Nube di Magellano è stata determinata osservando coppie di stelle rare, note come binarie a eclisse. Nel corso della loro orbita attorno al comune baricentro, queste stelle passano regolarmente una davanti all’altra. Quando ciò accade, la luminosità totale, come vista dalla Terra, diminuisce, sia quando la prima stella passa davanti alla seconda sia, per una diversa quantità, quando passa dietro.
Seguendo molto accuratamente queste variazioni di luminosità e misurando la velocità orbitale delle stelle, è possibile calcolare le dimensioni delle stelle, le loro masse e altri parametri delle loro orbite. Quando queste informazioni vengono combinate con misure precise della luminosità totale e dei colori delle stelle si possono determinare distanze notevolmente accurate.
Questo metodo è già stato usato in passato, ma con stelle calde. In tal caso, però, devono essere fatte alcune ipotesi e le distanze derivate non sono così accurate come auspicabile. Ma ora, per la prima volta, sono state identificate otto nuove binarie a eclisse molto rare, in cui entrambe le stelle sono delle giganti rosse, più fredde. Queste stelle sono state studiate in dettaglio e hanno fornito misure accurate molto precise e concordanti.
Il lavoro naturalmente continua e con l’aumento di stelle binarie di questo tipo che verranno studiate si spera di ridurre l’incertezza sulla distanza di Grande Nube di Magellano a circa l’1% entro pochi anni.