Delta Cephei

E' questa una stella della costellazione del Cefeo che oscilla grosso modo tra le magnitudini 4,4 e 3,5: la si individua abbastanza facilmente in cielo, poiché fa parte del terzetto di stelle relativamente brillanti che segnano uno dei vertici del quadrilatero del Cefeo e precisamente quello di sud-est.

Le altre due stelle sono la zeta e la epsilon.

Circa due secoli fa, il giovanissimo astronomo inglese Goodrike fu colpito dall'escursione luminosa che l'astro pareva percorrere con strabiliante regolarità. Per valutarne con esattezza il periodo bisognava stimarne la magnitudine, confrontandola con quella delle due stelle vicine. Ma poiché il periodo era inferiore alla settimana, vi era la necessità di ripetere le osservazioni più volte ogni notte, a distanza di qualche ora, e di proseguirle per mesi e mesi.

Goodrike era di cagionevole salute e il suo fisico presto risentì di tutte queste ore passate al telescopio, nel freddo pungente delle notti di York. Non aveva ancora 21 anni quando questa bella promessa dell'astronomia inglese soccombette ad una fatale broncopolmonite.

La delta Cephei, osservata con un telescopio ad almeno un centinaio di ingrandimenti, mostra di essere in compagnia di una stella di magnitudine 6,3 di colore verdastro. Il contrasto cromatico con il giallo della principale è davvero piacevole. Ha una luminosità 6000 volte maggiore di quella del Sole, trattandosi di una supergigante con un raggio (come vedremo variabile anch'esso) di circa 20 milioni di km. Anche la temperatura varia tra i 5400 e i 6800 gradi. La distanza da noi è di circa 1600 anni luce.

Goodrike pensava che la variabilità fosse dovuta a macchie scure sulla superficie stellare, qualcosa di simile a ciò che osserviamo anche sul Sole.

Naturalmente per determinare una variazione così ampia le macchie dovevano essere molto scure e molto estese. Ma le macchie sul Sole si muovono, cambiano forma, spariscono, ricompaiono in numero diverso. Invece la variabilità di delta Cephei è rimasta regolare per tutti questi anni da allora. La spiegazione dev'essere diversa.

Infatti, si è scoperto da misure spettroscopiche che questo astro pulsa come un grande cuore cosmico. In poco più di cinque giorni - per la precisione 5g 8h 48m 32s - la sua sfera gassosa si espande e si contrae, modificando al tempo stesso la sua temperatura superficiale.

La luce che ci perviene mostra concretamente questo movimento alternato, ora verso di noi ora in senso contrario, grazie allo spostamento della lunghezza d'onda delle righe spettrali: uno spostamento verso il blu - verso lunghezze d'onda minori - segnala che gli strati superficiali stanno avvicinandosi a noi, cioè l'astro si sta gonfiando; uno spostamento verso il rosso indica che è in atto la contrazione. L'entità della velocità si può stimare facilmente osservando questo fenomeno fisico che è noto come effetto Doppler.

La delta Cephei sale al massimo della luminosità mentre tocca la più alta velocità di espansione, subito dopo aver raggiunto la massima contrazione: se la superficie raggiante è ancora così piccola eppure l'astro emette tanta luce vuoi dire che la sua temperatura sta contemporaneamente toccando i valori più elevati. E infatti è proprio così.

Il meccanismo fisico che può spiegare questo comportamento singolare è stato individuato agli inizi degli anni '50. Poco sotto la fotosfera di una stella come la delta Cephei c'è uno strato di elio ionizzato che nel corso della contrazione assorbe energia e la usa per ionizzarsi completamente, perdendo anche il secondo elettrone.

In un tempo successivo, ricatturando un elettrone, il nucleo di elio rilascia l'energia assorbita favorendo l'espansione del corpo stellare. In pratica, abbiamo una specie di molla che prima si flette e poi fa rimbalzare gli strati più esterni. Il processo può mantenersi per un periodo abbastanza lungo e interviene ad un certo punto della vita evolutiva di stelle giovani con massa compresa fra 3 e 16 volte quella del Sole.

La nostra stella del Cefeo non è la sola a mostrare questo tipo di pulsazione. Di variabili simili se ne conosce un mezzo migliaio: il periodo della variazione luminosa è legato da una ben definita relazione matematica alla magnitudine assoluta, cioè alla luminosità intrinseca che la stella raggiunge al massimo della sua variazione; in particolare, le stelle più brillanti hanno un periodo di variazione più lungo. Questa proprietà viene sfruttata per stabilire la distanza di lontane galassie.

La nostra stella del Cefeo è dunque la capostipite di un'importante famiglia di candele standard, cioè di oggetti che aiutano a determinare l'esatta scala spaziale del nostro Universo.