Spazio

Le nane bianche e l'aspettativa di vita dell'Universo

Il comportamento di alcune stelle arrivate a fine vita suggerisce che le nostre stime per la durata della vita dell'Universo potrebbero essere sbagliate.

Quando una stella di una certa massa, simile ad esempio a quella del nostro Sole, termina la fusione nucleare, muore e diventa una nana bianca e tutto ciò che le rimane per brillare è il suo calore residuo. In tempi lunghissimi si raffredderà fino a diventare una specie di cristallo freddo e inalterabile chiamato nana nera, o almeno, questo dice la teoria: perché l'Universo ha "solo" 13,8 miliardi di anni e non è perciò sufficientemente vecchio da avere una stella in un simile stato. L'idea di stelle che possono raggiungere questo stadio potrebbe però essere messa in discussione dal lavoro di un gruppo di astronomi che ha trovato le prove di una nana bianca dove c'è ancora idrogeno che sta bruciando stabilmente, anche se solo in superficie e non nel nucleo, come avviene nelle stelle "vive" (lo studio è pubblicato su Nature Astronomy).

Una vera sorpresa. Ciò suggerisce che alcune di queste stelle residue potrebbero invecchiare e morire ancora più lentamente di quanto pensassimo, ritardando così la loro eventuale trasformazione in nana nera. «Abbiamo trovato la prima prova osservativa che le nane bianche possono ancora subire un'attività termonucleare stabile», afferma Jianxing Chen (Alma Mater e INAF di Bologna), coordinatore dello studio: «è una vera sorpresa, in contrasto con ciò che si è finora creduto.»

Fino alla fine dell'Universo... Lo stadio evolutivo tardivo di stelle di piccola massa, quelle fino a circa otto volte la massa del Sole, è detto di nana bianca. Quando queste stelle terminano la loro vita nella sequenza principale (che identifica la vita di una stella) e non sono più in grado di fondere l'idrogeno nei nuclei, espellono il loro materiale. Il nucleo rimanente, non più sostenuto dalla pressione verso l'esterno della fusione, collassa in un oggetto ultradenso. Nasce così una nana bianca, caratterizzata da una massa massima di circa 1,4 volte quella del Sole. Le nane bianche sono estremamente calde e prima che si raffreddino completamente ci vuole molto di più della vita che ha avuto l'Universo finora. Gli astronomi sono molto interessati a questo processo, in quanto prevedono che un'enorme quantità di stelle dell'Universo, compreso il Sole, finiranno in questo modo. Sapere come si evolvono le nane bianche può aiutare a prevedere quando l'Universo terminerà di esistere.

Altri misteri. Questa scoperta è arrivata grazie a uno studio sulle nane bianche presenti in due ammassi stellari, M13 e M3. In M13 gli astronomi hanno scoperto che vi sono due tipi di nane bianche: quelle definite "normali" (che si comportano come la teoria si aspetta) e quelle che hanno invece mantenuto un involucro ricco di idrogeno. Le simulazioni al computer dell'evoluzione stellare hanno mostrato che queste stelle, che comprendono circa il 70% delle stelle di M13, stanno bruciando idrogeno nei loro involucri esterni. Ciò le mantiene più calde per più tempo, il che significa che invecchiano a un ritmo diverso rispetto alle nane bianche che brillano solo di calore residuo.

Questo fatto alimenta molte domande, a partire dal fatto che le nostre stime sull'età delle nane bianche potrebbero essere errate fino a un miliardo di anni, se appartengono a questa nuova categorie di stelle. Tra l'altro va ricordato che un lavoro del 2019 aveva condotto un gruppo di astronomi a identificare un altro tipo di nane bianche, che bruciano in modo anomalo, abbastanza da ritardare il raffreddamento di 8 miliardi di anni. Perché ciò avvenga deve essere spiegato, ma resta il fatto che le nuove scoperte suggeriscono che non comprendiamo bene questa fase della vita delle stelle. Le conseguenze? Be', l'Universo potrebbe avere una vita molto superiore a quanto ipotizzato (un numero che si scrive 1 seguito da 139 zeri) - un nuovo valore che avrebbe comunque poco senso visto il numero di miliardi di miliardi di anni, del tutto al di fuori anche della nostra immaginazione.

14 settembre 2021 Luigi Bignami
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