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Gli astronomi dell’Università di Warwick sospettano che una nana bianca ultra-massiccia, per via delle sue peculiari caratteristiche, potrebbe essere il frutto della fusione di due stelle. Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, è stato possibile grazie alle osservazioni del telescopio spaziale Hubble, che hanno rivelato tracce di carbonio nella sua calda atmosfera.
La stella in esame è catalogata come Wd 0525+526, si trova a circa 130 anni luce dalla Terra e, rispetto alla media della sua categoria, possiede una notevole quantità di massa. Le nane bianche sono vecchi corpi stellari dalla densità estremamente elevata, conseguenza dell’esaurimento del combustibile nucleare. Mediamente hanno un raggio simile a quello terrestre e una massa poco oltre la metà di quella del Sole, ma Wd 0525+526 eccezionalmente raggiunge e supera la massa della nostra stella di circa il 20%, una caratteristica che le ha fatto guadagnare l’appellativo di nana bianca ultra-massiccia.
Siamo appena sotto il limite di Chandrasekar per le nane bianche, che è intorno a 1,44 masse solari. Superato questo, la pressione di degenerazione non riesce più a contrastare la gravità e la stella collassa, esplodendo in una supernova di tipo 1A. Con quasi 1,2 volte la massa del Sole, Wd 0525+526 è quindi a un passo dal trasformarsi in una stella di neutroni.
La formazione di queste rare nane bianche ultra-massicce è ancora poco compresa, ma nel caso di Wd 0525+526 un dettaglio sembra fornire un indizio chiave: la presenza di carbonio in superficie.
Nelle nane bianche ‘ordinarie’ il carbonio è presente soltanto nel nucleo, insieme all’ossigeno. La sua risalita verso gli strati esterni mediante i comuni moti convettivi viene bloccata da un guscio di idrogeno ed elio che avvolge e imprigiona il nucleo.
Una collisione titanica però, seguita dalla fusione, può far vaporizzare quasi completamente questo guscio, liberando il carbonio e permettendogli di raggiungere gli strati alti della stella.
Osservando Wd 0525+526 con il telescopio spaziale Hubble, nelle frequenze dell’ultravioletto, sono state trovate piccole quantità di carbonio nell’atmosfera provenienti dal guscio. Gli strati di idrogeno ed elio attualmente presenti, inoltre, sono 10 miliardi di volte più sottili di quelli di una tipica nana bianca. Elementi sufficienti a dimostrare, secondo gli autori dello studio, che Wd 0525+526 è ciò che resta della fusione tra due stelle.
Wd 0525+526, tuttavia, mostra delle differenze rispetto alla media delle fusioni osservate. Ad esempio, possiede quantità di carbonio centomila volte inferiori e una temperatura superiore, quattro volte più calda del Sole.
Forse, provano a spiegare gli scienziati, stiamo osservando una fusione relativamente recente rispetto alle altre (in termini astronomici), per questo c’è più calore residuo dello scontro e il carbonio ha avuto poco tempo per salire in superficie.
Cosa porti il carbonio in superficie è poi un altro mistero a sé, dato che la temperatura di Wd 0525+526 è talmente alta da impedire la normale convezione. Gli scienziati pensano di trovarsi davanti a un fenomeno mai osservato prima in una nana bianca, lo hanno definito ‘semi-convezione‘ e si traduce in un lento mescolamento che finisce per trasportare piccole quantità di carbonio verso l’esterno.
Le fusioni tra nane bianche sono rilevabili anche con le osservazioni in luce visibile, ma grazie alla spettroscopia nell’ultravioletto è possibile individuarle precocemente. In questo modo si può capire se seguono il comune processo evolutivo di una stella massiccia o sono il risultato dell’unione di due astri distinti. Al di là della ricostruzione della storia di queste stelle, comunque, gli studi in questo campo permettono di comprendere meglio come termina la vita delle stelle binarie e in che modo; tramite fusione o accrescimento, questi corpi aggregano massa fino ad avvicinarsi al limite di Chandrasekar, in cui le temperature diventano sufficienti a innescare la fusione incontrollata del carbonio e dell’ossigeno fino a produrre supernove termonucleari.
Immagine: Ricostruzione artistica della collisione tra due nane bianche.
Crediti: Nicole Reindl (Cc By 4.0)
