Una Nana Bianca al Limite

01 Lug 2021 Una Nana Bianca al Limite

Gli astronomi hanno identificato una nana bianca talmente piccola e massiccia da essere probabilmente destinata ad evolvere in stella di neutroni. L’oggetto, situato a 130 anni luce da noi, deriva dalla fusione di due nane bianche più “leggere”.

Gli astronomi hanno scoperto la nana bianca più piccola e più massiccia mai individuata. L’insolito oggetto, che si è formato in seguito alla fusione di due nane bianche più leggere, racchiude una massa maggiore di quella del Sole in una dimensione simile a quella della Luna. “Potrebbe sembrare strano, ma le nane bianche più piccole sono anche le più massicce. Questo è dovuto al fatto che le nane bianche non hanno più a disposizione il combustibile nucleare grazie al quale le stelle normali contrastano la spinta della gravità e la loro dimensione è regolata invece dalla meccanica quantistica”, spiega Ilaria Caiazzo del Caltech, a guida dello studio pubblicato su Nature.

La scoperta è stata realizzata grazie allo strumento Zwicky Transient Facility (ZTF), che opera al Palomar Observatory del Caltech. In seguito i telescopi Keck e Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), entrambi situati alle Hawaii, hanno contribuito a caratterizzare la stella morta, insieme ai telescopi spaziali Swift della NASA e Gaia dell’ESA. Tipicamente, quando una stella con massa simile a quella del Sole invecchia, espelle gran parte dei suoi strati gassosi esterni nello spazio, fino a che rimane un nucleo denso di carbonio e ossigeno. Questo caldo cuore stellare, avvolto in una sottile atmosfera di elio, viene chiamato nana bianca, ma le proporzioni degli elementi presenti nell’oggetto rimangono incerte. Tra qualche miliardo di anni anche il nostro Sole esaurirà il suo combustibile nucleare e si trasformerà in una nana bianca, via via sempre più fioca.

Dal momento che una massa equivalente a quella solare viene ridotta a una dimensione simile a quella della Terra, le nane bianche sono tra gli oggetti più densi e compatti del cosmo, e la gravità sulla loro superficie è varie centinaia di migliaia di volte quella terrestre. Ma mentre il Sole risplende isolato nello spazio, molte stelle appartengono a sistemi binari e orbitano una attorno all’altra. Queste stelle accoppiate possono invecchiare insieme e, se hanno entrambe una massa inferiore a circa 8 masse solari, possono evolvere entrambe in nane bianche. In questo caso il sistema stellare si trasforma in una coppia di nane bianche in orbita una attorno all’altra.

La nuova scoperta rappresenta un esempio di ciò che può accadere dopo questa fase. Le nane bianche accoppiate, spiraleggiando una attorno all’altra, perdono energia e finiscono per fondersi. Se le stelle esauste sono sufficientemente massicce, possono esplodere in una supernova di tipo Ia. Ma se rimangono al di sotto di una certa soglia di massa, si uniscono a formare una nuova nana bianca, più pesante di entrambe le stelle progenitrici. Questo processo di fusione rafforza il campo magnetico della stella risultante dalla fusione e ne fa aumentare la rotazione.

Secondo gli astronomi, la piccola nana bianca appena scoperta, chiamata ZTF J1901+1458, ha seguito questo percorso evolutivo: le nane bianche progenitrici si sono fuse assieme producendo una nana bianca con massa 1,35 volte quella del Sole. L’oggetto ha un campo magnetico estremo, quasi un miliardo di volte più forte di quello solare, e ruota attorno al suo asse al ritmo impressionante di una rivoluzione ogni 7 minuti. “Abbiamo catturato questo oggetto estremamente interessante, che non era sufficientemente massiccio da esplodere”, spiega Caiazzo. “Stiamo veramente esplorando quanto possano essere massicce le nane bianche “. Il team ritiene che la nana bianca possa essere massiccia abbastanza da evolvere infine in una stella di neutroni, che tipicamente si forma quando una stella molto più massiccia del Sole esplode in supernova.

Se l’ipotesi è corretta, è possibile che un numero significativo di stelle di neutroni possano formarsi in questo modo. La vicinanza dell’oggetto, distante da noi circa 130 anni luce, e la sua giovane età, pari a circa 100 milioni di anni luce, indicano che simili corpi celesti potrebbero essere piuttosto comuni nella nostra galassia. Il team ha analizzato lo spettro della stella utilizzando lo strumento Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) dell’Osservatorio Keck, accorgendosi della presenza di un campo magnetico molto potente. Questa caratteristica, insieme con la rapida velocità di rotazione, suggeriva che si trattasse di una nana bianca derivante da una fusione. I dati in luce ultravioletta del telescopio Swift hanno contribuito alla stima della massa e della dimensione della stella. Con un diametro di 4290 chilometri, l’oggetto si assicura il record di nana bianca più piccola mai scoperta.

Il team intende in futuro andare alla ricerca di altri oggetti simili. “Ci sono molte domande a cui rispondere: con quale frequenza si fondono le nane bianche nella galassia, e se questo può spiegare il numero di supernove di tipo Ia osservate. Come viene generato un campo magnetico durante questi potenti eventi e perché esiste questa diversità nella forza del campo magnetico tra le varie nane bianche? Scoprire una popolazione più vasta di nane bianche derivanti da fusioni ci aiuterà a rispondere a queste e ad altre domande”, conclude Caiazzo.

L’illustrazione artistica mostra la nana bianca a confronto con la nostra Luna. Mentre le dimensioni dei due oggetti sono simili, la massa della nana bianca è 1,35 volte quella del Sole.
CREDIT Giuseppe Parisi

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-06/wmko-awd063021.php

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