La formazione di cristalli interrompe il raffreddamento delle nane bianche
Un recente studio ha portato alla luce un fenomeno inaspettato che si verifica all’interno di alcune nane bianche, influenzando significativamente la comprensione dell’evoluzione termica di queste stelle e, di conseguenza, i metodi utilizzati dagli astronomi per determinare l’età delle popolazioni stellari.
Le nane bianche sono considerate stelle morenti che, esaurito il loro combustibile nucleare, intraprendono un lento processo di raffreddamento. Tuttavia, osservazioni effettuate nel 2019 dal satellite Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) hanno rivelato l’esistenza di un gruppo di nane bianche che hanno interrotto il loro raffreddamento per oltre otto miliardi di anni, suggerendo la presenza di un meccanismo interno in grado di generare energia supplementare.
Una scoperta rivoluzionaria nella fisica stellare
La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature e condotta da Dr. Antoine Bédard dell’Università di Warwick e Dr. Simon Blouin dell’Università di Victoria in Canada, ha svelato che il processo di raffreddamento di alcune nane bianche viene interrotto a causa della formazione di cristalli all’interno della stella.
Il 97% delle stelle della Via Lattea diventerà, nel corso di miliardi di anni, nane bianche. Queste stelle, giunte al termine del loro ciclo vitale, dovrebbero raffreddarsi progressivamente fino a quando il plasma denso al loro interno non si solidifica. Tuttavia, il nuovo studio ha dimostrato che, in alcune nane bianche, il plasma denso non si solidifica semplicemente dall’interno verso l’esterno. Al contrario, i cristalli solidi formatisi durante il congelamento sono meno densi del liquido circostante e tendono a galleggiare verso l’alto, spostando verso il basso il liquido più pesante. Questo movimento di materiale più denso verso il centro della stella libera energia gravitazionale, sufficiente a interrompere il processo di raffreddamento per miliardi di anni.
Antoine Bédard ha commentato: “Questa spiegazione corrisponde a tutte le proprietà osservative della popolazione insolita di nane bianche. È la prima volta che questo meccanismo di trasporto viene osservato in qualsiasi tipo di stella, il che è entusiasmante: non tutti i giorni scopriamo un fenomeno astrofisico completamente nuovo!”
I ricercatori hanno ipotizzato che la differenza tra le stelle che presentano questo fenomeno e quelle che non lo presentano sia dovuta alla composizione della stella. Alcune nane bianche si formano dalla fusione di due stelle diverse, e questa collisione modifica la composizione della stella in modo tale da permettere la formazione di cristalli galleggianti.
Implicazioni per la valutazione dell’età stellare
Questa scoperta non solo richiederà una revisione dei testi di astronomia, ma imporrà anche agli astronomi di rivedere il processo utilizzato per determinare l’età delle popolazioni stellari. Attualmente, le nane bianche vengono utilizzate come indicatori dell’età: più una nana bianca è fredda, più è considerata vecchia. Tuttavia, a causa del ritardo aggiuntivo nel raffreddamento riscontrato in alcune nane bianche, alcune stelle di una data temperatura potrebbero essere miliardi di anni più vecchie di quanto si pensasse in precedenza.
Bédard ha aggiunto: “Il meccanismo di trasporto che abbiamo scoperto significa che alcune nane bianche brillano come stelle ‘normali’ per miliardi di anni. Questo complica la datazione dell’età e il nostro utilizzo delle nane bianche per ricostruire la formazione della nostra Galassia.”
La ricerca è stata supportata dal Consiglio Nazionale delle Scienze e dell’Ingegneria del Canada (NSERC), dal programma Banting Postdoctoral Fellowship, dal Consiglio Europeo della Ricerca e dall’Istituto Canadese di Astrofisica Teorica (CITA). Il terzo autore dello studio, Dr. Sihao Cheng, è un membro post-dottorato presso l’Istituto di Studi Avanzati di Princeton, New Jersey, USA.