In un processo non dissimile dall'invecchiamento umano, la maggior parte delle stelle che entrano nel capitolo finale della loro vita tendono a ridursi, ad avvizzirsi e lentamente diventare bianche. Gli astronomi chiamano queste nane e fredde bucce di stelle un tempo possenti nane bianche e, a differenza degli umani, il loro dotage può durare miliardi di anni.
In quel tempo, le stelle con masse comprese tra circa un decimo e otto volte la massa del nostro sole bruciano l'ultima energia nucleare, liberano i loro strati esterni infuocati e si trasformano in nuclei ultracompatti che si accumulano in un pianeta di massa solare pacchetto di dimensioni. Mentre questo potrebbe sembrare un finale non affascinante per una stella, un nuovo studio pubblicato oggi (9 gennaio) sulla rivista Nature ipotizza che la nana bianca possa essere solo l'inizio di una bellissima nuova metamorfosi.
In uno studio su oltre 15.000 nane bianche conosciute intorno alla Via Lattea, un team di astronomi dell'Università di Warwick nel Regno Unito ha concluso che le stelle morenti non si limitano a svanire dall'esistenza, ma si trasformano in sfere di cristallo luminose.
"Tutti i nani bianchi si cristallizzeranno ad un certo punto della loro evoluzione", ha detto in un comunicato l'autore principale dello studio Pier-Emmanuel Tremblay, un astrofisico dell'Università di Warwick. "Ciò significa che miliardi di nane bianche nella nostra galassia hanno già completato il processo e sono essenzialmente sfere di cristallo nel cielo."
Se questo è accurato, anche il sole della Terra stessa - così come una stima del 97% delle stelle nella Via Lattea - sono destinati a terminare i loro giorni come sfere di cristallo che luccicano attraverso il cosmo.
Gaia nel cielo con cristalli
Per il loro nuovo studio, Tremblay e i suoi colleghi hanno utilizzato le osservazioni del satellite Gaia dell'Agenzia spaziale europea per analizzare la luminosità e i colori di circa 15.000 nane bianche conosciute situate a 300 anni luce dalla Terra. Hanno visto che un eccesso di stelle sembrava condividere le stesse luminosità e colori, indipendentemente dalle dimensioni e dall'età delle stelle.
L'aspetto uniforme di queste stelle suggeriva che i nani avevano raggiunto una sorta di fase prefissata nel loro sviluppo, e quella che poteva durare miliardi di anni. Utilizzando modelli di evoluzione stellare, i ricercatori hanno determinato che tutti questi nani avevano raggiunto una fase in cui il calore latente veniva rilasciato dai loro nuclei in grandi quantità, rallentando significativamente il loro raffreddamento. E quando un nano bianco si raffredda abbastanza, gli autori hanno scritto, il liquido fuso nel suo nucleo inizia a solidificarsi - in altre parole, la stella inizia a trasformarsi in cristallo.
Secondo Tremblay, questo studio fornisce "la prima prova diretta che i nani bianchi si cristallizzano", sostenendo infine un'ipotesi sollevata dagli scienziati 50 anni fa. Se questi risultati sono davvero accurati, potrebbero dare agli scienziati motivo di ripensare il modo in cui hanno frequentato oggetti celesti. Poiché per raggiungere lo status di nano bianco possono essere necessari molti miliardi di anni, gli astronomi usano spesso questi statisti anziani stellari per elaborare intervalli di date per galassie e altri corpi celesti in un determinato quartiere di nani.
Secondo il nuovo studio, tuttavia, il calore rilasciato durante la fase di cristallizzazione di una nana bianca potrebbe rallentare il raffreddamento della stella di ben 2 miliardi di anni. In tal caso, le nane bianche conosciute potrebbero avere miliardi di anni in più di quanto si pensi. Ciò complica una cronologia già misteriosa; gli scienziati non sono sicuri di quanto tempo una stella morente può rimanere una nana bianca prima che smetta di emettere luce e calore, diventando così quella che alcuni ricercatori chiamano "nana nera". Questo endpoint teorico dell'evoluzione stellare non è mai stato osservato, poiché gli scienziati pensano che potrebbero essere necessari quattro miliardi di anni per raggiungere questo stato. In occasione di un anniversario di 13,8 miliardi di anni, il nostro universo è troppo giovane per ospitare soli così anziani.
Sono necessarie ulteriori ricerche affinché gli scienziati comprendano meglio la vita e la morte delle stelle e affinino i loro metodi di datazione cosmica. Fortunatamente, grazie alle ampie osservazioni del satellite Gaia, c'è un numero senza precedenti di nane bianche conosciute che non vedono l'ora di condividere i racconti delle loro lunghe e lunghe vite.
"Prima di Gaia, avevamo da 100 a 200 nane bianche con distanze e luminosità precise", ha detto Tremblay. "Ora ne abbiamo 200.000".
