"IL SISTEMA DOPPIO DI 70 OPHIUCHI" / "THE DOUBLE SYSTEM OF 70 OPHIUCHI"

Tra i neofiti dell'astronomia, l'enorme costellazione di Ofiuco o, meglio, del “portatore di serpenti” - ancora visibile in questo periodo nel cielo di Sud-Ovest a prima sera - è nota soprattutto per essere la tredicesima costellazione zodiacale, attraversata nella sua parte più meridionale dall’eclittica.

Osservandone le fattezze ad occhio nudo, possibilmente da un luogo lontano dalle luci urbane, e prestando attenzione all'area nord orientale, subito ad oriente della stella di terza grandezza Cheleb (β Oph), si rende facilmente evidente un piccolo triangolo isoscele (col vertice in basso) formato da stelle di quarta grandezza. La loro singolare disposizione, più quella di altre limitrofe seppur più deboli, suggerì al gesuita e astronomo polacco-lituano Martin Poczobut di riempire quel “vuoto” esistente - a suo dire - in quella zona (abitudine, questa, all'epoca di moda tra i cartografi celesti) creando nel 1777 una nuova, piccola costellazione che egli dedicò a Stanislao Poniatowski, re di Polonia: il “Toro di Poniatowski”. A tutti gli effetti, non è difficile riconoscere le fattezze di una testa taurina in quelle stelle disposte a mò di V; osservate col binocolo, tali stelle ricordano molto le Iadi, queste ultime appartenenti - guarda caso - al ben più famoso Toro. La più brillante del terzetto è 67 Ophiuchi, che forma il vertice occidentale di tale triangolo ma le due restanti, assieme ad altre stelle più deboli, formano un ammasso stellare del tipo “aperto” noto come Collinder 359 o Melotte 186. Questa costellazione moderna non ebbe, tuttavia, gloriosa fortuna e fu presto dimenticata dai cartografi celesti.

La stella situata all’angolo nord orientale è 70 Ophiuchi, da sempre è una delle mie doppie preferite per il bel contrasto cromatico delle due componenti; per riuscire a risolvere queste due stelle di magnitudine 4,2 e 5,9, attualmente separate da 5,4” d’arco, è necessario forzare il telescopio ad almeno 150 ingrandimenti: così, lo spettacolo all'oculare è davvero emozionante, con la più debole delle due stelle sfoggiante una colorazione tendente all’arancione cupo e in contrasto con l’acceso giallo esibito dalla più luminosa. Fu il grande astronomo W.Herschel a fornire la prima descrizione dettagliata delle due stelle di questo sistema nell’agosto del 1779 ma lui stesso accreditò il religioso C.Mayer come primo vero scopritore della duplicità del sistema.

La separazione apparente della coppia varia da 6,7” a 7,7” d’arco ed avviene in poco meno di 88 anni, tempo impiegato dalle due per completare un’orbita attorno al comune centro di massa; nel corso dei prossimi anni, esse si renderanno sempre meglio visibili poiché nel 2020 raggiungeranno la massima separazione angolare, pari a 5,8" d'arco. La distanza della coppia è stata facilmente misurata con il metodo della parallasse trigonometrica; il valore così ottenuto, pari a 16,6 anni-luce, fornisce una reale separazione media tra le due componenti di circa 23,2 Unità Astronomiche, comparabile con il raggio dell’orbita di Urano. In realtà, a causa dell'orbita fortemente eccentrica, la distanza che separa le due stelle varia tra 11,4 e 34,8 Unità Astronomiche; tuttavia, queste non si avvicinano mai ad una distanza inferiore al raggio dell’orbita di Saturno. Vista dalla Terra, la loro orbita si presenta fortemente ellittica e inclinata di 120°; a partire dalle prime misure acquisite sul loro moto, la coppia è in corso di completamento della terza orbita.

Entrambe le componenti sono nane di sequenza principale, la cui età, determinata dall’attività cromosferica e dal periodo di rotazione, non è maggiore di 1,9 miliardi di anni. La colore giallo-arancione della più luminosa, nota come 70 Ophiuchi A, è indotto dal tipo spettrale K0-1Ve; questa possiede una massa di 0,92 masse solari, raggio e luminosità rispettivamente pari a 0,89 e la metà circa dei rispettivi valori solari mentre l'abbondanza di ferro ed altri elementi pesanti è equivalente a quella solare. La stella è una variabile del tipo BY Draconis, che evidenzia variazioni di piccola ampiezza nella luminosità dovute alla presenza sulla sua superficie di macchie fotosferiche cui si aggiungono, a volte, strutture attive nella cromosfera che si mostrano periodicamente con la rotazione stessa: per questo motivo,la stella è anche catalogata come V2391 Ophiuchi. La componente secondaria, nota come 70 Ophiuchi B, è ancor più fredda (tipo spettrale K5-6Ve) e piccola: la sua massa è infatti 0,70 volte quella solare mentre diametro e massa sono rispettivamente 0,73 volte e l’8,4% dei rispettivi valori esibiti dalla nostra stella.

Le misure astrometriche fornite da alcuni valenti astronomi nel corso degli ultimi due secoli misero in evidenza la presenza di alcune oscillazioni nel moto orbitale che suggerirono la presenza di un terzo oggetto legato alla coppia ma del tutto invisibile all’osservazione telescopica. Molto si è dibattuto, nel tempo, sulla reale natura dei dati osservativi acquisiti, soprattutto perché le misure derivate non concordavano ne sul periodo orbitale ne sull'ampiezza effettiva delle perturbazioni; tanto meno, nessuno fornì mai indicazioni su quale delle due stelle mostrasse perturbazioni nel suo moto. I dati derivati, che implicavano un periodo orbitale compreso tra 6 e 36 anni ed una massa 10 volte quella gioviana, a cavallo tra le due guerre vennero infine interpretati come abbagli, alla cui base erano meri errori di misura. Qualche anno dopo, nel 1947, furono però le lastre fotografiche a riportare in auge la questione del pianeta fantasma di 70 Ophiuchi, dal momento che in esse vennero rilevati spostamenti pari a 0,015” d’arco: quantità piccolissime, certo, ma utili tuttavia ad indicare l’effettiva presenza di un compagno oscuro, dalla massa questa volta stimata solo l’1% di quella del Sole e dal periodo orbitale lungo più o meno 17 anni. Più di recente, nel 2006, un team del McDonald Observatory, fissò limiti alla presenza di uno o più pianeti con masse tra 0,46 e 12,8 masse gioviane e con separazioni medie tra 0,05 e 5,2 Unità Astronomiche. Pur con risultati altalenanti, tale andirivieni non esclude, al momento, la possibilità di pianeti orbitanti il sistema di 70 Ophiuchi.

Naturalmente, tali considerazioni nulla tolgono al fatto di poter apprezzare al telescopio questa bella coppia di stelle gravitazionalmente legate in un ciclo infinito di orbite, avendo anche l’idea di quanto lontano apparirebbe dal Sole il pianeta Urano osservato ipoteticamente da 16,6 anni-luce di distanza.

Newcomers to Astronomy are often familiar with the vaste constellation of Ophiuchus or the "bearer of snakes" - still visible in early-autumn evenings looking South-West just after twilight – mainly for being the thirteenth zodiacal constellation, since the ecliptic crosses its southernmost part.

Observing Opiucus possibly from a place far off ligh-pollution and paying attention immediately east of third magnitude star Cheleb (β Oph), it is readily evident a small isosceles triangle (with the vertex on bottom) formed by fourth magnitude stars. Their singular arrangement along with other stars a bit dimmer located just in the neighborhood, suggested to the Polish-Lithuanian Jesuit astronomer Martin Poczobut to fill that empty area - according to him - (this was at the time, a real habit between celestial cartographers) in 1777 with a new, small constellation which he created and dedicated to teh king of Poland Stanislaus Poniatowski: so the "Bull of Poniatowski" constellaztion was born. It has to be said that it is not difficult to recognize the features of a bull's head in those stars taht are arranged in a kind of "V"; observed with binoculars, these stars are very reminiscent of the better-known Hyades which form the head of the more famous Taurus, the Bull. The brightest of the trio is 67 Ophiuchi, which marks the north-west angle of that figure; the remaining two, along with other fainter stars, form an open star cluster known as Collinder 359 or Melotte 186. Hovever, this modern constellation did not have glorious fortune and was quickly forgotten by the celestial cartographers.

Let's pay attention now to the the star that outlines the northeast angle: 70 Ophiuchi. This has always been one of my own favorite double stars because of the beautiful color contrast provided by the two components; in order to solve these two stars of magnitude 4,2 and 5,9, currently separated by 5,4 arc seconds, the observer must zoom at least by 150 magnifications: by this way, the show on the eyepiece it's really great, with the weaker of the two components that shines deep orange tending to red and the primary bright yellow. It was the great astronomer W.Herschel who provided the first detailed description of those two stars in August of 1779 but as he himself credited, the religious C.Mayer was the one who discovered the system's duplicity.

The apparent separation of the pair varies from 6,7 to 7,7 arc seconds; they take less than 88 years to complete one orbit around the common center of mass. Over the next few years, they will become more and more visible as in 2020 the couple will reach its maximum angular separation, equal to 5,8 arc seconds. The distance of the pair was easily measured by trigonometric parallax: the value thus obtained of 16,6 light-years provides a real average separation between the two components of approximately 23,2 AU, which is comparable with the radius of the orbit of Uranus. Since the orbit's got quite a lot eccentricity, the distance between the two stars varies between 11,4 and 34,8 AU; anyway, the real separation of components never descends below Saturn's orbit radius. Viewed from Earth, the orbit is strongly elliptical and tilted 120°; since the first measurements acquired, the couple is in the process of completion of the third full orbit.

Both components are main sequence dwarves, whose age, determined by chromospheric activity and the rotation period, is younger that 1.9 billion years. The orange color of the primary component, called 70 Ophiuchi A, is induced spectral by type K0-1Ve; this star's got a mass of 0,92 solar masses, radius and luminosity respectively 0,89 and half solar's. The abundance of iron and other heavy elements in recent times were acutally found to be equivalent of the Sun's correspectives. The star is cataloged as variable BY Draconis, with small amplitude variations in brightness due to the presence on its surface of stains and, maybe, strong chromospheric active structures that show periodically along with the star's rotation: for this reason, the star is also cataloged as V2391 Ophiuchi. The secondary one, known as 70 Ophiuchi B, is even cooler (spectral type K5-6Ve) and smaller: its mass is 0,70 times that of the Sun and diameter and mass are respectively 0,73 times and only 8,4% the respective of Sun's values.

Astrometric measurements provided by some talented astronomers over the past two centuries pointed out the presence of some oscillations in the orbital couple's motion that suggested the presence of a third object linked to the them but completely invisible telescopic observation. Over time, much has been debated about the real nature of the observational data acquired, especially since the derived measurements alway differed neither the orbital period nor the extent of such perturbations; furthermore, no one ever indicated which of the two stars showed the disturbances in its motion. The overall data derived, which involved an orbital period between 6 and 36 years giving aa mass 10 times that of planet Jupiter, inbetween the two world wars were eventually interpreted as blunders caused by mere measurement errors. A few years later, in 1947, however, photographic plates let the story light again since deviations to 0,015 arc secons were detected: true small quantities but very useful to indicate the actual presence of a dark companion, this time with a mass extimation of only 1% that of the Sun and the orbital period of about 17 years. Again, additional astrometric measurements obtained in the last two decades have not provided any evidence in support of detectable perturbations such as to exclude the presence of a body of mass at least four times that of Jupiter that orbits within 5,2 AU from the couple's center of mass.

By the way, even a small telescope can let the observer to appreciate this beautiful pair of stars linked together in an endless cycle of orbits and give an idea of how distant planet Uranus would be hypothetically observed from its mother-star by 16,6 light-years away.