Nane bianche ‘fantasma’ nel nostro vicinato cosmico

Una nana bianca è ciò che resta di una stella simile al Sole che, terminato il suo combustibile nucleare, si spegne: dopo aver espulso i propri strati esterni, la stella ‘muore’ lentamente, raffreddandosi per miliardi di anni. Le nane bianche sono oggetti silenziosi, deboli, difficili da osservare, soprattutto quando condividono il cielo con una compagna più luminosa.

Per questo l’annuncio dei ricercatori delle Università di Warwick e Colorado Boulder ha il sapore della scoperta: quattro nane bianche sono state per la prima volta osservate in modo diretto da un team internazionale di astronomi all’interno di sistemi stellari binari estremamente vicini alla Terra, tutti entro 65 anni luce. Lo studio, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ha individuato questi corpi celesti celati all’interno di sistemi stellari doppi, oscurati dalla luce accecante delle loro compagne. Queste ultime sono quattro nane rosse più grandi e luminose che, di fatto, ne annegavano completamente la debole luminosità, facendo sembrare quelli che erano sistemi binari delle semplici stelle solitarie.

Per svelare questo inganno cosmico, gli scienziati hanno dovuto unire pazienza e tecnologia, partendo dall’osservazione dell’effetto oscillazione delle nane rosse. I loro lievi sussulti gravitazionali hanno infatti suggerito che un oggetto massiccio stesse orbitando intorno a ciascuno di esse. Successivamente, grazie alle osservazioni effettuate nell’ultravioletto con lo Space Telescope Imaging Spectrograph (Stis) di Hubble e a speciali tecniche di calibrazione per rimuovere i disturbi legati ai violenti brillamenti delle nane rosse, il team è riuscito a isolare e rilevare direttamente la debole luce delle nane bianche, in genere oscurate dall’intenso flaring prodotto dalle loro compagne attive.

Tra tutti, il sistema denominato G 203-47 si è rivelato il vero enigma del gruppo. Situato a soli venticinque anni luce di distanza da noi, ospita la nona nana bianca più vicina al nostro Sole, che era rimasta invisibile ai telescopi ottici. Ci sono voluti ben ventisette anni dalla prima osservazione della sua oscillazione orbitale per la conferma definitiva dell’esistenza di una compagna degenerata. Questo sistema sfida le normali leggi dell’evoluzione stellare perché la nana rossa compie una rotazione su se stessa ogni cento e più giorni, ma orbita attorno alla compagna in appena due settimane. Normalmente, le immense forze gravitazionali avrebbero dovuto bloccarle in modo sincrono, proprio come accade tra la Terra e la Luna, ma la nana rossa ruota troppo lentamente. Gli astrofisici ipotizzano che questo sistema abbia vissuto incontri primordiali molto più brevi e delicati rispetto ad altre coppie cosmiche, che hanno subito invece interazioni violente e prolungate.

La scoperta ha un valore fondamentale perché convalida alla perfezione i modelli matematici della popolazione stellare. Le teorie prevedevano la presenza di circa quattro o cinque coppie simili in questa porzione di spazio, e averne trovate esattamente quattro dimostra la straordinaria accuratezza del lavoro teorico svolto finora. È un risultato che conferma quanto il nostro vicinato galattico sia ancora ricco di sistemi complessi e ancora poco esplorati: finora gli astronomi hanno scansionato circa il 30% delle nane rosse locali, ma la stima è che nei paraggi possano nascondersi ancora altri 9 o 10 sistemi binari sconosciuti.

La mappatura del nostro vicinato cosmico resta una storia ancora tutta da scrivere.

Immagine in alto: Rappresentazione artistica di una nana rossa con una compagna binaria nana bianca che fa capolino da dietro. I diametri delle due stelle sono mostrati in scala. Crediti: Mark A. Garlick / Università di Warwick.