Gruppo Astrofili Polesani

Cosa sono

Le stelle doppie sono ciò che il nome suggerisce, cioè coppie di stelle che appaiono vicine. Se le stelle sono più di due si parla di stelle multiple o sistemi stellari, sebbene si usi frequentemente il termine “stella doppia” in tutti i casi in cui si osservino due o più stelle vicine.

Il fatto che due stelle appaiano vicine se osservate dalla Terra non significa che lo siano veramente: potrebbero infatti trovarsi a distanze diverse da noi, e apparire vicine solo per un effetto di prospettiva; si parla in questo caso di stelle doppie (multiple) prospettiche. Messier 40 è un esempio di stella doppia prospettica.

In altri casi, invece, le componenti di un sistema stellare sono veramente vicine tra loro, e risentono dell’attrazione gravitazionale reciproca. Si parla in questo caso di stelle doppie (multiple) fisiche. Naturalmente, il termine “vicine” va inteso in senso astronomico: le componenti dei sistemi stellari sono spesso distanti l’una dall’altra decine o centinaia di Unità Astronomiche (1 UA = circa 150 milioni di Km); di conseguenza, tra una componente e l’altra potrebbe essere contenuto più volte l’intero sistema solare! Più di metà delle stelle visibili a occhio nudo sono doppie o multiple.

Le caratteristiche di un sistema multiplo che interessano gli astrofili sono:

• Il numero di componenti osservabili: la maggior parte dei sistemi stellari hanno due componenti visibili al telescopio. Esistono però sistemi stellari in cui se ne distinguono tre (es., Beta Monocerotis) o più (es., Theta1 Orionis).
• La separazione tra le componenti: se sono troppo vicine potrebbero apparire come un unico punto luminoso. Un telescopio amatoriale di buona qualità dovrebbe riuscire a mostrare stelle separate da almeno 3-4 secondi d’arco (vedi sotto).
• Il colore e la luminosità delle componenti: le stelle di un sistema multiplo possono avere la stessa luminosità apparente, oppure luminosità diversa. Possono inoltre avere lo stesso colore o colori diversi. I sistemi multipli più appariscenti sono quelli composti da stelle di colori diversi (es., Albireo).

Le componenti di un sistema stellare sono in orbita l’una intorno alle altre; in base alla loro distanza, completare un’orbita può richiedere pochi giorni o migliaia di anni. Anche le orbite attorno al centro di massa possono essere piuttosto complicate, come mostra la figura seguente in cui sono illustrate le componenti del sistema di Castore, una stella sestupla nella costellazione dei Gemelli.

Castore è composto da tre coppie (sei stelle in totale); le coppie si chiamano Castore A, B, C, e le singole componenti di ciascuna coppia sono indicate come Aa, Ab, Ba, Bb, Ca, e Cb. Castore Aa e Ba sono quelle più grandi e brillanti, di dimensioni leggermente superiori a quelle del nostro Sole; come vedremo sotto, si possono separare anche con un telescopio amatoriale. Le coppie A e B orbitano l’una attorno all’altra in circa 459 anni.

Le componenti di ogni coppia sono in orbita l’una attorno all’altra; la coppia A è a sua volta in orbita attorno alla coppia B; infine, la coppia C è in orbita attorno al centro di massa della coppia AB.

Osservare le stelle doppie

La sfida di chi osserva le doppie è riuscire a separare le componenti, cioè distinguere i puntini che le compongono. La separazione apparente tra le componenti di un sistema multiplo è la distanza in secondi d’arco tra le componenti; un secondo d’arco corrisponde a 1/3600 di grado, che è l’angolo sotteso da una moneta da 1€ alla distanza di 5 Km. Si può immaginare quanto sia importante avere uno strumento di buona qualità. In generale, con un telescopio amatoriale ci si può aspettare di risolvere componenti separate da 2 secondi d’arco o più.

Per capire qual è la minima separazione che un dato telescopio consente di distinguere, si può fare riferimento alla foirmula di Dawes. Nella forma semplificata, la formula di Dawes afferma che un telescopio di apertura D (diametro in mm della lente o specchio primario) è in grado di mostrare come punti distinti due stelle separate da R secondi d’arco, dove:

R = 116 / D

Nella pratica, la minima separazione potrebbe essere molto maggiore del valore calcolato con la formula di Dawes, perché le ottiche dei telescopi non sono mai perfette, e bisogna anche tenere conto degli effetti dell’atmosfera che rende le immagini tremolanti e sfocate.

Alcuni sistemi stellari, come Alcor/Mizar oppure Epsilon Lyrae, hanno una separazione talmente ampia che è possibile distinguere le componenti anche con un semplice binocolo (Alcor e Mizar sono state la prima coppia binaria ad essere osservata al telescopio, nel 1650 da parte dell’astronomo e gesuita Giovanni Battista Riccioli). In altri casi, invece, può essere necessario un telescopio a elevati ingrandimenti e un cielo stabile con poca turbolenza. Altre stelle doppie, come Sirio, sono una vera sfida per gli astrofili: Sirio A è la stella più luminosa del cielo notturno (magnitudine -1.46), mentre la compagna Sirio B è molto debole (magnitudine 8.44), per cui viene “annegata” nell’alone di luce della primaria. Separare le componenti di Sirio richiede molta pazienza, e non è raro riuscirci solo dopo anni di tentativi.

In ogni caso, le stelle doppie sono talmente abbondanti che ce ne sono alla portata di qualunque telescopio. Le stelle doppie si riescono ad osservare anche in presenza di un limitato inquinamento luminoso, ed è quindi una attività che può essere condotta da zone suburbane.

I colori delle stelle

Le stelle doppie più appariscenti sono quelle le cui componenti hanno colori diversi. La più bella di tutte è probabilmente Albireo che forma la “testa” della costellazione estiva del Cigno. Le componenti di Albireo sono gialla e bianca/azzurra, e il contrasto di colori la rende una delle mete preferite degli astrofili.

In molti casi i colori percepiti possono risultare diversi da persona a persona in base alla sensibilità dell’osservatore o al tipo di strumento utilizzato. Gli astronomi professionisti, più concretamente, usano strumenti che sono in grado di determinare con estrema precisione lo spettro della luce emessa, che è una informazione importantissima per determinarne la composizione chimica, la temperatura e altri parametri di una stella.

Alcune stelle doppie facilmente osservabili

Vediamo ora alcuni sistemi stellari multipli, divisi per stagione. Le stelle sono state osservate con il telescopio riflettore Dobsoniano di apertura 150mm e lunghezza focale 1200mm disponibile in osservatorio, con livelli di ingrandimento variabili da 60 a 200. Tuttavia, anche strumenti più modesti sono in grado di dare soddisfazioni a chi decida di intraprendere questa attività.

Nei prossimi mesi pubblicheremo una serie di articoli specifici su alcune di queste stelle.

Stelle doppie invernali

Nome	Costellazione	Mag. A	Mag. B	Sep.	Note
Rigel	Orione	0.3	6.8	9.4″	Grande differenza di luminosità, serve pazienza per scorgere la secondaria.
Beta Monocerotis	Unicorno	4.6	5.0	7.2″	Sistema triplo, facile separare le componenti A da BC, la coppia BC si separa usando almeno 200 ingrandimenti.
Theta1 Orionis	Orione	6.5	7.4	8.7″	Parte del “trapezio” nella nebulosa di Orione. Sistema multiplo (più di 4 componenti) facile da separare anche a bassi ingrandimenti.
Castore	Gemelli	1.9	3.0	5.6″	Tre coppie (sei stelle); le coppie A e B sono facilmente separabili, di colore azzurro.

Stelle doppie primaverili

Nome	Costellazione	Mag. A	Mag. B	Sep.	Note
Iota Cancri	Cancro	4.13	5.99	30.6″	Contrasto di colori (giallo / bianco-azzurro), facili da separare.
Gamma Leonis	Leone	2.37	3.64	4.74″	Coppia di stelle gialle.
Alcor e Mizar	Orsa Maggiore	2.23, 3.88	4.01	12′	L’ampia separazione le rende facilmente osservabile anche a occhio nudo. Mizar è un sistema multiplo con due componenti visibili.
Cor Caroli	Cani da caccia	2.85	5.52	19.27″	Il “cuore di Carlo”, componenti gialla e azzurra, contrasto di luminosità, facili da separare.
nu Bootis	Boote	5.02	5.02	0.17°	Coppia prospettica con componenti di colori contrastanti; facile da separare anche con un binocolo.

Stelle doppie estive

Nome	Costellazione	Mag. A	Mag. B	Sep.	Note
Epsilon Lyrae	Lira	4.67	4.56	209.4″	La “doppia doppia” nella Lira: due coppie separate da un’ampia distanza angolare; le componenti di ciascuna coppia sono vicine e richiedono ingrandimenti elevati.
Albireo	Cigno	3.19	4.68	34.6″	Il contrasto di colori (giallo e bianco/azzurro) la rende la più appariscente tra le stelle doppie. Da non perdere.
61 Cygni	Cigno	5.35	6.10	31.99″	Due stelle di colore arancio visibili anche con un binocolo; la “stella volante di Piazzi”.
31 Cygni	Cigno	3.8	6.99	109″	Coppia visuale (31 Cygni A, HD 192579), che diventa una terna con la vicina 30 Cygni. Ampia separazione, contrasto di colori (giallo, azzurro).

Stelle doppie autunnali

Nome	Costellazione	Mag. A	Mag. B	Sep.	Note
Gamma Delphini	Delfino	4.36	5.03	8.82″	Sul “naso del delfino” si trova questa coppia di stelle ben separate, alla portata anche di un piccolo telescopio.
Polaris	Orsa Minore	2.04	9.10	18.39″	Componenti ben separate, Polaris B molto debole. È la stella polare, visibile tutto l’anno.
Gamma Arietis	Ariete	4.52	4.58	7.33″	Una coppia di stelle quasi gemelle, entrambe bianche, come fari di un’auto lontana.

Per approfondire

• Unione Astrofili Italiani (UAI), Introduzione alle stelle doppie.
• Bob King, Pushing Limits: A Spring Sky Double Star Romp, Sky & Telescope, 1 marzo 2017 (copia su archive.org).
• Bob King, Winter’s finest triple stars, Sky & Telescope, 14 febbraio 2024 (copia su archive.org).
• Bob King, Explore Double Stars in the “Winter Pair-a-gon”, Sky & Telescope, 4 gennaio 2023 (copia su archive.org).
• Bob King, Dazzling Double Stars for Compromised Skies, Sky & Telescope, 28 luglio 2021 (copia su archive.org).
• Raymond Shubinski, Discover the sky’s best double stars, Astronomy Magazine. dicembre 2021.
• Anton Vamplew, Binary stars and double stars explained, and five of the best to observe through your telescope, BBC Sky at Night Magazine.
• Robert Grant Aitken, The binary stars, 1918. Libro datato che contiene molte notizie tecniche e storiche sulle stelle doppie. Liberamente scaricabile.