Castore (astronomia)
# Castore (astronomia)

Coordinate: $07^h$ $34^m$ $35.873^s,$ +31° 53′ 17.82″

Castore (α Gem / α Geminorum / Alfa Geminorum) è un sistema stellare visibile nella costellazione dei Gemelli. Avendo magnitudine +1,59 è la seconda stella più brillante della costellazione, dopo Polluce, nonché la ventitreesima stella più luminosa del cielo notturno. Si trova a una distanza di circa 51 anni luce dalla Terra.

Castore è un sistema formato da sei componenti, disposte in tre differenti coppie. Le prime due, Castore A e Castore B, sono due binarie spettroscopiche appartenenti alle prime sottoclassi della classe spettrale A, separate fra loro da 4,8 secondi d'arco. La terza coppia, Castore C o YY Geminorum, è formata da due nane rosse ed è separata dalle prime due da circa 70 secondi d'arco.

La stella dà il nome all'Associazione di Castore, una associazione stellare che conta 16 membri accertati, fra cui Vega e Fomalhaut, aventi una probabile origine comune.

I nomi delle due stelle più brillanti della costellazione dei Gemelli, nonché il nome della costellazione stessa, derivano dai gemelli della mitologia greca, Castore e Polluce.

## Osservazione

Il sistema di Castore può essere osservato da tutte le aree abitate della Terra, ma principalmente dall'emisfero boreale: la sua declinazione, pari a circa 32°N, fa sì che alle latitudini scandinave sia circumpolare, mentre alle latitudini medie europee, mediterranee, statunitensi e dell'Asia centrale resti ben visibile per gran parte delle notti dell'anno, in particolare da ottobre a metà giugno. Più penalizzata risulta l'osservazione dall'emisfero australe, specie dalle latitudini più meridionali, ove è osservabile per un periodo di tempo minore. Risulta comunque invisibile solo a partire dal parallelo 58°S, cioè solo dal continente antartico.

Il suo riconoscimento è facilitato dalla presenza, a 4° e mezzo, della stella Polluce (β Geminorum); da questa coppia di stelle, coincidenti con le teste dei due gemelli che la costellazione intende rappresentare, partono due concatenazioni di stelle che sembrano puntare in direzione di Orione. Avendo magnitudine +1,15, Polluce è più luminosa di Castore. Tuttavia, benché solitamente la nomenclatura di Bayer assegni la lettera α alla stella più luminosa di una costellazione, la lettera β alla stella che segue in ordine di luminosità e così via, nel caso di Castore e Polluce la situazione è invertita. Per spiegare questa discrepanza è stato ipotizzato che una delle due stelle abbia cambiato la propria luminosità negli ultimi secoli. Tuttavia Barrett (2006) controargomenta che in primo luogo non si tratterebbe dell'unico caso in cui la sequenza delle lettere non rispetta l'ordine di luminosità. In secondo luogo, Bayer aveva due buoni motivi per non seguire l'ordine consueto: innanzitutto, quando si elencano i due Dioscuri, è uso mettere Castore e non Polluce al primo posto; inoltre, trovandosi Castore a nord-ovest di Polluce, la prima precede la seconda nel suo moto notturno intorno al polo celeste. Barrett (2006) ne conclude che non è possibile inferire un cambiamento di luminosità delle due stelle sulla sola base dell'assegnazione delle lettere da parte di Bayer.

## Storia delle osservazioni

La natura di stella doppia di Castore fu scoperta nel 1678 dall'italiano Giovanni Cassini, astronomo a Parigi presso la corte di Luigi XIV e confermata nel 1719 dall'astronomo inglese James Bradley. Si trattava di una delle prime stelle doppie ad essere riconosciuta.

Nel 1896 Aristarkh Belopolsky presso l'osservatorio di Pulkovo scoprì che Castore B era una binaria spettroscopica. Nel 1904 Heber Doust Curtis, che lavorava presso l'osservatorio Lick, scoprì la natura binaria di Castore A. Infine, Alfred Harrison Joy e Roscoe Frank Sanford negli anni 10 del XX secolo scoprirono che Castore C aveva lo stesso moto proprio e la stessa parallasse delle altre due componenti e che quindi era anch'essa una componente del sistema; inoltre nel 1916 essi scoprirono che era anch'essa una binaria spettroscopica.

## Ambiente galattico e distanze

La nuova riduzione dei dati astrometrici del telescopio spaziale Hipparcos risalente al 2007 ha portato a un nuovo calcolo della parallasse di Castore, che è risultata essere 64,54 ± 0,12. Pertanto la distanza di Castore dalla Terra è pari a 1/0,06454 pc, ossia 15,49 pc, equivalenti a 50,86 anni luce. Castore è quindi una stella relativamente a noi vicina, che condivide lo stesso ambiente galattico del Sole. In particolare, si trova come il Sole all'interno della Bolla Locale, una "cavità" del mezzo interstellare presente nel Braccio di Orione, uno dei bracci galattici della Via Lattea. Le coordinate galattiche di Castore sono 187,44° e 22,47°. Una longitudine galattica di circa 187° significa che la linea ideale che congiunge il Sole e Castore, se proiettata sul piano galattico, forma con la linea ideale che congiunge il Sole con il centro galattico un angolo di circa 187°. Ciò significa che, preso il Sole come punto di riferimento, il centro galattico e Castore si trovano in direzioni quasi opposte. Di conseguenza Castore è leggermente più lontana dal centro galattico di quanto non sia il Sole. Una latitudine galattica di poco più di 22° significa che Castore si trova poco più a nord rispetto al piano su cui sono posti il Sole e il centro galattico.

La stella più vicina a Castore è GJ 1096, una nana rossa di classe spettrale M4 e magnitudine apparente 14,4, distante 5,2 anni luce da Castore. Per trovare una stella più luminosa del Sole, bisogna allontanarsi 8 anni luce da Castore, ove si trova ρ Geminorum, una stella di classe F0V, avente magnitudine apparente 4,16. A 11 anni luce, invece si trova 37 Geminorum, una stella di classe spettrale G0. Pur apparendo relativamente vicine nel cielo, Castore e Polluce non hanno alcun legame fisico: le due stelle infatti sono visibili nella stessa direzione del cielo, ma Castore dista 17 anni luce in più di Polluce e, pur essendo intrinsecamente più luminosa, appare meno brillante vista dalla Terra.

### L'associazione di Castore

Il sistema di Castore fa parte dell'associazione stellare che prende il suo nome, l'associazione di Castore, composta da stelle relativamente vicine al Sole, che condividono lo stesso movimento rispetto al sistema di riposo locale. Questa associazione, scoperta nel 1990, comprende almeno 16 membri fra cui, oltre a Castore, Fomalhaut, Vega, Alderamin (α Cephei) e Zubenelgenubi (α Librae). È probabile che le stelle abbiano una origine comune e che quindi siano nate tutte più o meno nello stesso periodo di tempo. Basandosi sulle tracce evolutive delle varie stelle appartenenti all'associazione e su altri dati, come l'abbondanza di litio, l'età dell'associazione è stata stimata in 200 ± 100 milioni di anni. È quindi presumibile che l'età di Castore si avvicini a questi valori.

### Il cielo visto da Castore

La stella più brillante vista da un ipotetico osservatore nei pressi del sistema sarebbe Capella, che a 25 anni luce di distanza avrebbe una magnitudine superiore a −2, seguita da Canopo che avrebbe magnitudine −0,61. La terza stella in ordine di luminosità sarebbe Polluce, che avrebbe magnitudine −0,28, e sarebbe seguita da ρ Geminorum, che avrebbe magnitudine −0,16. Il Sole apparirebbe come una stella di sesta magnitudine, appena visibile a occhio nudo, nella costellazione del Sagittario.

## Il sistema stellare

### Il sistema AB

La separazione della coppia AB nel 2013 è di circa 4,8'' ed è in aumento. La separazione massima di 7,35'' si verificherà nel 2085, mentre nel 1985 era di soli 2,61''. Sulla base di circa 1400 misure della posizione dei due astri a partire dal XIX secolo, Heintz (1988) calcola un periodo orbitale di 467 anni, una eccentricità orbitale di 0,343, una inclinazione orbitale di 114,5° e un argomento del pericentro di 249,5°. Il semiasse maggiore dell'orbita di Castore B è di 6,805''. Alla distanza calcolata da Hipparcos, ciò significa che la distanza media fra le due componenti è di 107 UA (circa 16 miliardi di km), ma l'eccentricità orbitale le porta ad avvicinarsi fino a 71 UA all'apoastro e ad allontanarsi fino a 138 UA all'afrastro. Le leggi di Keplero permettono di calcolare la massa combinata delle due componenti, che ammonta a 5,7 $M_☉.$

**Castore A**

Castore A ha classe spettrale A1V e una magnitudine apparente di 1,93; la sua luminosità è di 33 $L_☉.$ Si tratta in realtà di una binaria spettroscopica, le cui due componenti sono state chiamate Castore Aa e Castore Ab. Esse distano mediamente solo 3 milioni di km e orbitano l'una intorno all'altra con un periodo di 9,2188 giorni; l'eccentricità orbitale è 0,503. Vista la loro vicinanza è abbastanza difficile distinguere le caratteristiche delle due stelle: Castore Aa dovrebbe essere una stella bianca di sequenza principale di classe A1. Cayrel de Strobel et al. (1992) stimano una temperatura superficiale di 10 286 K, mentre Torres & Ribas (2002) riportano un valore di 9420 ± 100 K, basato sugli indici di colore della stella. Cayrel de Strobel et al. (1992) riportano una metallicità di poco superiore a quella solare. Basandosi su una temperatura superficiale di 9420 K, una luminosità di 33 $L_☉,$ una metallicità di [Fe/H]=0,01 e una età di 200 ± 100 milioni di anni, Torres & Ribas (2002) deducono dalle tracce evolutive una massa di 2,27 $M_☉.$ Infine, Cayrel de Strobel et al. (1992) stimano una gravità superficiale in 4,0 logg.

Castore Ab è una stella nana, di classe incerta. Tuttavia, poiché la massa totale del sistema di Castore A, dedotta dall'orbita calcolata da Heintz (1988) è 2,7 $M_☉,$ se si assume per Castore Aa un valore di 2,27 $M_☉,$ se ne deduce che Castore Ab dovrebbe avere una massa di 0,45 $M_☉.$ Essa quindi dovrebbe appartenere alle ultime sottoclassi della classe spettrale K o alle prime della classe spettrale M.

Castore è stata intensamente studiata agli raggi X negli anni 1984-2000 mediante l'ausilio dei telescopi spaziali EXOSAT, ASCA, ROSAT, XMM-Newton e Chandra. Le osservazioni hanno rivelato, che sebbene la coppia AB sia meno luminosa ai raggi X della componente C di quattro volte, anch'essa emette in questa lunghezza d'onda sia radiazione quiescente, sia flare. C'è dibattito fra gli studiosi circa l'interpretazione da dare a questa emissione: infatti le stelle di classe spettrale A presentano una superficie radiativa e quindi non dovrebbero originare raggi X in corone tipiche delle stelle di classe M-G, che possiedono invece superfici convettive; d'altra parte le stelle di classe A non presentano neppure i potenti venti stellari delle stelle di tipo B e O, dove si originano raggi X in seguito a collisioni fra i gas scagliati ad alte velocità. Ci si aspetterebbe quindi di non osservare emissioni di raggi X in queste stelle. Pallavicini et al. (1990) hanno per primi avanzato l'ipotesi che la radiazione X proveniente dalla coppia AB si origini nelle compagne non visibili delle principali di tipo A. Come tutte le giovani stelle di tipo M, esse emetterebbero raggi X originati in corone e brillamenti. Schmitt et al. (1994) hanno messo in dubbio questa ipotesi. In primo luogo, essi affermano che i raggi X proverrebbero solo da Castore A e non da Castore B. In secondo luogo, essi ritengono improbabile che l'emissione di raggi X sia originata da Castore Ab. Tuttavia questi risultati sono stati smentiti in studi successivi: M. Güdel et al. (2001) hanno rilevato la presenza di raggi X emessi sia da Castore A che da Castore B; Stelzer e Burwitz (2003) hanno confermato questo risultato e, analizzando il flusso e i flare dei raggi X, hanno evidenziato che esso è quello tipico emesso dalle stelle di tipo M o K, confortando in tal modo l'ipotesi che si originino in Castore Ab e Castore Bb.

**Castore B**

Castore B è una stella di classe spettrale A2Vm o, più probabilmente, A5Vm e magnitudine apparente 2,97; la sua luminosità ammonta a 11 $L_☉.$ Essa è un sistema binario le cui componenti sono state chiamate Castore Ba e Castore Bb. Le due stelle sono distanti solo 4 milioni di km e orbitano l'una intorno all'altra con un periodo di 2,928 giorni in un'orbita quasi circolare (e = 0,01). Come nel caso di Castore A, la vicinanza delle due componenti rende difficile distinguere le caratteristiche dei due astri. Castore Ba dovrebbe essere una stella di classe A5Vm. Cayrel de Strobel et al. (1992) calcolano una temperatura superficiale di 8842 K, mentre Torres & Ribas (2002), basandosi sugli indici di colore, riportano un valore di 8240 ± 150 K. Assumendo questo dato, una luminosità di 11 $L_☉$ e una età e una metallicità uguali a quelle di Castore A, Torres & Ribas (2002) deducono una massa di 1,79 $M_☉.$ Infine, Cayrel de Strobel et al. (1992) riportano una gravità superficiale di logg = 4,25. La lettera m che segue la classe spettrale indica che si tratta di una stella a linee metalliche: tali stelle mostrano forti linee di assorbimento, spesso variabili, di alcuni metalli quali lo zinco, lo stronzio, lo zirconio e il bario, mostrando invece carenze di altri elementi, come il calcio e lo scandio. Queste anomalie si presentano quando alcuni elementi, che assorbono più radiazione, vengono spinti verso la superficie, mentre altri affondano a causa della forza di gravità verso le parti interne dell'astro. Tale effetto avviene solamente se la stella ha una bassa velocità di rotazione. Normalmente, le stelle di tipo A ruotano su se stesse piuttosto velocemente, ma di solito le stelle Am non lo fanno in quanto sono membri di un sistema binario in cui la rotazione stellare è stata rallentata dalle forze mareali causate dalla compagna.

Castore Bb è una stella nana di classe incerta. Tuttavia la sua massa può essere dedotta da quella totale del sistema di Castore B, che è 2,11 $M_{☉,}$ e da quella calcolata per Castore Ba, ossia 1,79 $M_☉.$ Se ne deduce una massa di 0,32 $M_☉,$ il che fa presumere che essa appartenga alle prime sottoclassi della classe spettrale M. Probabilmente essa è soggetta a brillamenti, che sono causa dell'emissione dei raggi X provenienti da Castore B, assieme alla sua corona.

### Castore C (YY Geminorum)

Castore C (chiamata anche YY Geminorum) è una stella di classe spettrale dM1e, ove la lettera d indica che si tratta di una stella nana e la lettera e che lo spettro è caratterizzato da prominenti linee di emissione. La sua magnitudine apparente è 9,83. Nel 2013 essa distava a poco più di 70'' dalla coppia AB con la quale condivide la stessa parallasse e lo stesso moto proprio. La distanza angolare fra le componenti AB e quella C sta diminuendo lentamente. Castore C dista dalla coppia AB almeno 1000 UA (150 miliardi di km circa) e compie un'orbita intorno ai quattro astri centrali in almeno 14 000 anni. Tuttavia Anosova & Orlov (1991) stimano che l'orbita di Castore C ha il 40% di probabilità di essere ellittica e il 60% di essere iperbolica. Nel caso l'orbita si dovesse rivelare iperbolica, Castore C sarebbe solo temporaneamente legata al sistema AB e si allontanerà da esso nelle prossimi migliaia di anni.

Castore C è una binaria sia spettroscopica sia ad eclisse, cioè le due stelle si eclissano a vicenda durante il loro moto orbitale. Ciò permette di studiare con precisione la loro orbita e di ricavarne con margini di incertezza bassi i loro parametri principali. Poiché si conoscono poche altre coppie di nane rosse per le quali siano ricavabili con così precisione le caratteristiche, YY Gem costituisce un astro molto importante per lo studio di questa classe di stelle di piccola massa.

Torres & Ribas (2002) rappresenta il più approfondito studio dei parametri orbitali e delle caratteristiche fondamentali delle due stelle del sistema. Esso si basa su misurazioni spettroscopiche effettuate dagli autori presso lo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics nonché sulle misurazioni fotometriche compiute da Kron (1952) e da Leung & Schneider (1978). L'orbita delle due stelle è quasi circolare (e = 0,003) e inclinata di 86,29° ± 0,10° rispetto alla volta celeste; essa è cioè vista quasi di taglio e ciò spiega perché le due componenti, viste dalla Terra, si eclissano a vicenda. Il periodo orbitale è di 0,81428 giorni, corrispondenti a circa 19,54 ore. Un periodo così breve indica che le due componenti sono molto vicine fra loro: 2,7 milioni di km. Le due componenti, entrambe di classe M1Ve, presentano delle semiampiezze della variazione della loro velocità radiale molto vicine (121,18 ± 0,42 km/s e 120,51 ± 0,42 km/s), il che permette di inferire che hanno masse molto simili $(M_{Ca}/M_{Cb}$ = 1,0056 ± 0,0050) e di conseguenza caratteristiche quasi uguali. Torres & Ribas (2002) deducono una massa di 0,5975 ± 0,0047 $M_☉$ per la componente Cb e una massa di 0,6009 ± 0,0047 $M_☉$ per la componente Ca. I due astri hanno di conseguenza luminosità molto simili, la cui media è 0,0733 ± 0,0015 $L_☉$ e temperature superficiali uguali di 3820 K. I raggi delle due stelle hanno anch'essi valori molto vicini e la loro media è 0,6191 ± 0,0057 $R_☉.$ Dalla massa e dal raggio si può dedurre una densità media di 3,56 ± 0,10 $g/cm^3$ e una gravità di superficie di 4,63 logg. Inoltre, Torres & Ribas (2002) deducono un valore di $v_{e}\cdot sini$ di 37 ± 2 km/s. Assumendo che gli assi di rotazione delle due stelle siano perpendicolari al piano orbitale, questo valore dovrebbe essere molto vicino alla velocità di rotazione effettiva.

Le due stelle di YY Gem sono entrambe molto attive. È stata rilevata la presenza in entrambe le componenti di estese macchie stellari presenti a basse e medie latitudini e particolarmente concentrate intorno alla latitudine 45°. Entrambe le componenti emettono inoltre raggi X, derivanti sia dalle corone che circondano le stelle sia da brillamenti. Le osservazioni effettuate mediante il telescopio spaziale XMM-Newton hanno suggerito che le corone si estendono per circa 1-4 milioni di km sopra la superficie delle stelle e hanno temperature comprese fra 2 e 15 milioni di K, sebbene durante i brillamenti si possano raggiungere i 40 milioni di K. In ogni caso sembra che le componenti più cospicue della corona abbiamo temperature comprese fra 2 e 4 milioni di K. Esse sono distribuite disomogeneamente con maggiori concentrazioni intorno alla latitudine 50°, coerentemente con la distribuzione delle macchie. Durante i flare sono stati rilevati nel 2000 anelli di materiale aventi lunghezze dell'ordine di 10 000 km, cioè circa il 5% del raggio delle stelle, che si dipartono dalla superficie. Tuttavia in uno studio successivo compiuto mediante il telescopio spaziale Chandra sono riportati anelli di dimensione molto maggiore che si estendono fino a 1,8 $R_*$ sopra la superficie delle due componenti. Questo porta a presumere che ci siano delle interazioni fra le corone delle due stelle.

### Prospetto del sistema

La tabella sottostante riporta le caratteristiche salienti delle componenti del sistema:

| Parametro | Componente | Componente | Componente | Componente | Componente | Componente |
| - | - | - | - | - | - | - |
| Parametro | Aa | Ab | Ba | Bb | Ca | Cb |
| Tipo spettrale | A1 V | M5 V? | A5 Vm | M2 V? | M1 Ve | M1 Ve |
| Massa $(M_☉)$ | 2,27 | 0,45 | 1,79 | 0,32 | 0,60 | 0,60 |
| Raggio $(R_☉)$ | 2,3 | ? | 1,6 | ? | 0,61 | 0,61 |

## Etimologia e cultura

La stella deriva il suo nome dall'omonimo Dioscuro, esperto nell'arte dell'equitazione, figlio, assieme al gemello Polluce, di Zeus e Leda, regina di Sparta. Nella rappresentazione tradizionale della costellazione, le stelle Castore e Polluce sono identificate con le teste dei due gemelli. Da questa identificazione deriva anche uno dei nomi arabi di Castore Al Rās al Taum al Muḳaḍḍim, che significa "la testa del primo gemello". Tuttavia Castore è stata identificata, all'interno della cultura dell'antica Grecia, anche con il dio Apollo; da questa identificazione derivano una serie di nomi quali Aphellon, Aphellan, Apullum, Aphellar, Avellar, che sono stati utilizzati almeno fino al XVIII secolo.

La vicinanza apparente delle due stelle e la loro luminosità ha fatto sì che ricevessero un nome comune in molte culture: in India venivano chiamati Açvini ("i cavalieri") o Mithuna ("il ragazzo e la ragazza"); in Persia Du Paikar ("le due figure"), nell'antico Egitto rappresentavano due divinità collegate, Horus il giovane e Horus il vecchio, mentre in Assiria venivano chiamati Mas-mas ("i gemelli"). Presso i babilonesi le due stelle erano chiamate Mas-tab-ga-gal-gal ("i grandi gemelli") e Castore Mash-mashu-Mahrū, ossia "l'occidentale dei gemelli". Nel calendario induista, Castore e Polluce indicavano la settima nakshatra, una delle 27 case in cui era divisa l'eclittica, il cui nome era Punarvasu, che significa "i due dei".

Nel catalogo delle stelle nel Calendarium di Al Achsasi Al Mouakket, sceicco della Grande Moschea del Cairo nel XVII secolo, Castore è chiamata Aoul al Dzira, che significa "il primo (artiglio) della zampa", riferendosi alla figura mitologica di un enorme leone di nome Asad, immaginata dai nomadi del deserto.

In cinese ci si riferiva con 北 河 (Běi Hé), che significa "Fiume del Nord", ad un asterismo composto da Castore, ρ Geminorum, e Polluce. Di conseguenza, Castore era conosciuta come 北 河 二 (Běi Hé Er), "la seconda stella del Fiume del Nord".

In astrologia si crede che doni un intelletto sottile, successo nei viaggi, rapidi successi e fama, che possono essere tuttavia spesso seguiti da disgrazie, perdite e malattie. I nati sotto questa stella sarebbero inoltre inclini alla malizia e alla violenza.

