Stelle “irrazionali”

comportamento frattale

Immagine in falsi colori della variabile RR Lyrae KIC 5520878. Credit: Michael Hippke et al.

Gli astronomi hanno trovato un comportamento frattale, in termini temporali, in una stella pulsante di color bianco-blu. Lo studio, condotto dal gruppo di John Lindner dell’Università delle Hawaii, suggerisce che l’oggetto, denominato KIC 5520878, potrebbe rappresentare il primo esempio di ciò che i teorici del caos chiamano “attrattore strano non caotico”. I risultati su Physical Review Letters.

Grazie ad una serie di osservazioni realizzate con il satellite Kepler, un gruppo di ricercatori dell’Università delle Hawaii ha trovato che le oscillazioni di una stella sono consistenti con il rapporto aureo, un numero irrazionale (1,6180339887…), e seguono un modello frattale. La protagonista di questo lavoro, pubblicato su Physical Review Letters, è una variabile RR Lyrae, cioè una stella pulsante, denominata con la sigla KIC 5520878, che è stata osservata per diversi anni e che secondo gli autori rappresenta un oggetto alquanto interessante da tener sott’occhio.

Gli astronomi hanno monitorato le pulsazioni emesse da KIC 5520878 su un arco di tempo durato 4 anni e i dati sono stati registrati con intervalli di 30 minuti. I risultati indicano che due frequenze di pulsazione avvengono su cicli di 4,05 e 6,41 ore il cui rapporto (1,58) è vicino a 1,618, che è il famoso rapporto aureo, conosciuto anche come numero aureo o costante di Fidia che sta ad indicare il rapporto fra due lunghezze disuguali, tipico delle arti figurative e della matematica.

Incuriositi, gli scienziati sono andati oltre e hanno trovato che le frequenze di pulsazione seguono un andamento di tipo frattale: in altre parole, separando le oscillazioni nelle singole componenti si notano delle frequenze aggiuntive, più deboli, il cui grafico appare simile alle immagini – così come viene descritto dagli autori – che mostrano le linee scoscese costiere, indipendentemente se vengono visualizzate da vicino o da lontano: ne sono un esempio classico le coste britanniche.

Eseguendo poi un’analisi dei picchi che sono maggiori di una certa soglia, i ricercatori hanno ricavato una legge di potenza il che rappresenta un segnale caratteristico del comportamento frattale.

comportamento frattale

L’immagine, raffigurante la variazione di luminosità di KIC 5520878 in funzione di versioni successive precedenti, rappresenta un attrattore non-caotico che guida le pulsazioni in cui si notano minuscole strutture frattali. Le sfere di egual dimensione sono i dati; i colori (dal rosso al violetto) codificano il tempo. Credit: John F. Lindner et al. 2015

La scoperta di questo comportamento frattale delle pulsazioni potrebbe contenere delle informazioni importanti su alcuni aspetti della superficie stellare, come ad esempio la variazione di opacità.

Naturalmente, la differenza è che mentre il comportamento dei sistemi frattali tradizionali viene osservato visivamente in termini spaziali, qui invece viene visto come fattore temporale. Nel loro articolo, i ricercatori dichiarano comunque che i loro risultati costituiscono il primo esempio di “attrattore strano non caotico” osservato in natura, cioè un sistema fisico che mostra una struttura frattale ma non possiede quelle proprietà di altri sistemi caotici noti, come ad esempio il tempo atmosferico.

Infine, gli scienziati hanno analizzato altre cinque stelle pulsanti per vedere se c’era uno schema simile trovando invece tutt’altro: tre casi presentano rapporti vicini al numero aureo e proprietà frattali mentre negli altri due casi non si notano particolari caratteristiche. Ciò che non è ancora chiaro, a questo punto, è se il comportamento delle stelle che mostra una struttura frattale sia qualcosa che accada per una ragione ben precisa, e che potrebbe forse offrire nuovi indizi sulla fisica stellare, o se si tratta diversamente di pure coincidenze.

Physical Review Letters: John F. Lindner et al. – Strange Nonchaotic Stars

arXiv: Strange nonchaotic stars

Corrado Ruscica

media.inaf.it

Stelle “irrazionali” ultima modifica: 2015-02-10T13:32:45+00:00 da Richard
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Richard

Noi siamo l'incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all'autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)