Una delle ultime fasi di vita di una stella, dopo aver spento le reazioni di fusione nucleare al suo interno, è quella di nana bianca. Le nane bianche sono fredde e inerti, o almeno questo era ciò che si pensava fino a oggi. Ora i dati del telescopio spaziale Hubble della NASA hanno permesso ai ricercatori di fare una scoperta sorprendente. Sembra che le nane bianche in fin di vita riescano a riprendere a bruciare dell’idrogeno in superficie. Cosa che rallenta il loro tasso d’invecchiamento e le fa apparire più giovani di quanto siano in realtà.

“Abbiamo trovato la prima prova osservativa che le nane bianche possono ancora subire un’attività termonucleare stabile” spiega Jianxing Chen dell’Università di Bologna e dell’INAF, autore principale della ricerca.

Le nane bianche: ciò che resta delle stelle

Circa il 98% di tutte le stelle dell’Universo, compreso il nostro Sole, concluderà la sua vita nella fase di nana bianca. Una volta esaurito il carburante nel suo nucleo, ogni stella si gonfierà, si libererà degli strati esterni e il nucleo denso e compatto andrà lentamente raffreddandosi. Lo studio di queste fasi di raffreddamento aiuta gli astronomi a comprendere non solo lo stadio di nana bianca, ma anche le fasi precedenti dell’evoluzione stellare.

Studiare le nane bianche dagli ammassi globulari

Una gran quantità del tempo di osservazione di Hubble è stata sfruttata per osservare gli ammassi globulari, enormi gruppi di stelle vecchi e densamente popolati. Per datarli solitamente si usano le nane bianche presenti in essi, perciò parte dei dati di Hubble si concentrava proprio su queste stelle in fin di vita.

Tra gli ammassi globulari più grandi studiati dal telescopio ci sono M3, nella costellazione Canes Venatici, e M13, noto come il Grande Ammasso Globulare di Ercole. Il primo contiene mezzo milione di stelle, il secondo diverse centinaia di migliaia. M3 ed M13 condividono importanti proprietà fisiche, come l’età e la metallicità, ovvero il quantitativo di elementi diversi da idrogeno ed elio presenti nelle stelle. Insieme, i due ammassi sono un ottimo laboratorio naturale per testare l’evoluzione delle nane bianche in fase di raffreddamento.

Il confronto degli ammassi M3 ed M13

Il team di ricercatori ha sfruttato la Wide Field Camera del telescopio Hubble per osservare gli ammassi stellari M3 ed M13 a lunghezze d’onda vicine all’ultravioletto. Lo strumento ha permesso loro di confrontare più di 700 nane bianche all’interno dei due ammassi.

I risultati dicono che:

• M3 contiene nane bianche standard, nuclei compatti e densi in fase di raffreddamento che hanno eliminato gli strati esterni;
• M13 contiene due diverse popolazioni di nane bianche: quelle standard e ben conosciute, e quelle che hanno mantenuto un involucro d’idrogeno, cosa che sta permettendo loro di bruciare ancora carburante e di rallentare il processo d’invecchiamento.

Nane bianche che bruciano idrogeno: il problema della datazione

Effettuando una simulazione al computer sull’evoluzione futura dell’ammasso M13, i ricercatori hanno potuto dimostrare che il 70% delle nane bianche in M13 sta ancora bruciando idrogeno in superficie. Quindi una gigantesca frazione di quelle che si pensava fossero stelle in punto di morte è ancora giovane e brucerà per altri milioni di anni.

Una simile scoperta potrebbe avere conseguenze in particolar modo sulla datazione delle stelle negli ammassi globulari: l’evoluzione temporale delle nane bianche viene utilizzata nei modelli evolutivi e nelle simulazioni proprio per comprendere l’età di altre stelle. Esse sono considerate degli orologi naturali, perché la relazione tra età e temperatura, in esse prevedibile, è molto semplice. Ma le nane bianche che bruciano ancora idrogeno potrebbero incidere sulle stime dell’età con un’imprecisione fino a un miliardo di anni!

Studi più approfonditi sono già in corso

Francesco Ferraro, professore all’Università di Bologna e membro dell’INAF, afferma:

La scoperta sfida la definizione di nane bianche, mentre consideriamo una nuova prospettiva sul modo in cui le stelle invecchiano. Ora stiamo studiando altri ammassi simili a M13 per limitare ulteriormente le condizioni che spingono le stelle a mantenere il sottile involucro di idrogeno che consente loro di invecchiare lentamente.

Sarà interessante capire cosa questi studi più approfonditi saranno in grado di dire sulle nane bianche negli ammassi stellari. Gli scienziati potrebbero dover rivedere la definizione di nana bianca, la sua evoluzione e il suo uso per la datazione degli ammassi. Per questo sperano di trovare presto delle risposte utili.

Il paper scientifico dello studio è disponibile qui.

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