Scoperto un fenomeno astrofisico completamente nuovo che interessa le nane bianche
Grazie ai dati raccolti dal satellite Gaia si era evidenziata un’anomalia nel comportamento di alcune nane bianche. Un gruppo di ricercatori ha quindi sviluppato una teoria nuovissima per tentare di spiegare come mai queste stelle si comportano così.
Questa scoperta innovativa parte dai dati raccolti dal satellite dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics), un satellite artificiale il cui obiettivo principale è ottenere delle misurazioni, delle posizioni, delle distanze e dei movimenti di stelle e altri corpi celesti (astrometria).
Il satellite è stato lanciato nello spazio il 19 dicembre 2013 e in teoria la sua missione sarebbe dovuta durare appena 5 anni ma visti gli enormi risultati ottenuti si è deciso di estenderla più volte, al momento in teoria fino al 2025.
Quello che ha evidenziato Gaia è un comportamento anomalo in una popolazione di nane bianche. In pratica in queste stelle il processo di raffreddamento si era interrotto oltre otto miliardi di anni fa.
Ma cos’è una nana bianca?
Ci è capitato spesso di parlare di stelle e della loro evoluzione. In base alle loro dimensioni le stelle hanno diverse fasi finali. Se la stella ha una massa superiore alle 8 masse solari può concludere la sua esistenza con una catastrofica e affascinante supernovae, oppure può collassare in una stella di neutroni o ancora può dare origine ad un buco nero stellare.
Se però la stella ha una massa inferiore alle 8 masse solari non riesce a dare luogo a fenomeni così spettacolari e diventa invece una nana bianca, una stella di piccole dimensioni, simili a quelle della Terra, con una bassa luminosità, un colore tendente al bianco, ma una massa simile o addirittura di poco superiore a quella del Sole. Ciò significa che la densità di queste stelle è elevatissima, così come la sua gravità superficiale.
In queste stelle, una volta terminato l’idrogeno e l’elio terminano anche i processi di fusione nucleare, in quanto non sono in grado di innescare reazioni termonucleari successive. Quindi non hanno fonti di energia autonoma in grado di contrastare il collasso gravitazionale, l’unica forza che si oppone al collasso è la pressione degli elettroni.
Nel mentre che avviene il collasso però al loro interno le stelle si raffreddano gradualmente fino a spegnersi definitivamente. Nel processo di raffreddamento il plasma denso presente all’interno della stella si cristallizza e la stella si solidifica.
Gaia ha evidenziato un'anomalia
Tuttavia Gaia nel 2019 aveva notato che alcune nane bianche invece di spegnersi gradualmente avevano mantenuto la loro luminosità costante per un periodo più lungo rispetto a quello teorizzato dai modelli evolutivi comunemente accettati.
È quindi stato pubblicato di recente uno studio che presente una nuova teoria per questo fenomeno che tuttavia si rifà ad un comportamento a noi ben noto sulla Terra.
Secondo i ricercatori infatti durante questo processo di cristallizzazione si innesca un meccanismo di distillazione solido-liquido causato dall’impoverimento della fase solida delle impurità più pesanti. Sostanzialmente il plasma contenuto all’interno della stella invece di solidificarsi gradualmente dall’interno verso l’esterno come un unico blocco forma dei cristalli solidi e densi immersi nel liquido che poi tendono a galleggiare verso la superficie.
In pratica è quello che noi osserviamo quando abbiamo dell’acqua liquida con dei cubetti di ghiaccio.
Questo comportamento fa sì che mentre i cristalli si muovono verso la superficie della stella il liquido più pesante si sposta verso l’interno, si ha quindi un trasporto convettivo di materiale denso verso il centro della stella che permette di liberare energia gravitazionale per interrompere il processo di raffreddamento della stella per miliardi di anni.
Ma perché alcune stelle si comportano così?
A quanto pare, secondo questo studio, il differente comportamento di alcune stelle deriva da una diversa composizione chimica della stessa. Variando il contenuto di elementi pesanti varia anche il comportamento della stella nelle sue fasi finali.
Questo studio è particolarmente importante perché le nane bianche vengono solitamente utilizzate come indicatori di età delle popolazioni stellari. Ovviamente il raffreddamento ritardato fa si che sia necessaria una revisione del modello attualmente utilizzato per ricostruire il percorso di formazione galattica.