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Da dove vengono le nane bianche?

Dove una stella finisce alla fine della sua vita dipende dalla massa con cui è nata. Le stelle che hanno molta massa possono finire la loro vita come buchi neri o stelle di neutroni. Una stella di massa bassa o media (con massa inferiore a circa 8 volte la massa del nostro Sole) diventerà una nana bianca. Una tipica nana bianca è massiccia quanto il Sole, ma solo leggermente più grande della Terra. Ciò rende le nane bianche una delle forme più dense di materia, superata solo dalle stelle di neutroni e dai buchi neri.

Buco nero	Neutron Star	White Dwarf

Le stelle di massa media, come il nostro Sole, vivono fondendo lidrogeno allinterno dei loro nuclei in elio. Questo è ciò che sta facendo il nostro Sole ora. Il calore che il Sole genera dalla sua fusione nucleare di idrogeno in elio crea una pressione verso lesterno. Tra altri 5 miliardi di anni, il Sole avrà esaurito tutto lidrogeno nel suo nucleo.

Questa situazione in una stella è simile a una pentola a pressione. Riscaldare qualcosa in un contenitore sigillato provoca un accumulo di pressione. La stessa cosa accade al sole. Sebbene il Sole possa non essere strettamente un contenitore sigillato, la gravità fa sì che si comporti come tale, trascinando la stella verso linterno, mentre la pressione creata dal gas caldo nel nucleo spinge a uscire. Lequilibrio tra pressione e gravità è molto delicato.

Quando il Sole esaurisce lidrogeno per fondersi, lequilibrio si inclina a favore della gravità e la stella inizia a collassare. Ma la compattazione di una stella la fa riscaldare di nuovo ed è in grado di fondere quel poco di idrogeno che rimane in un guscio avvolto attorno al suo nucleo.

(Betelgeuse)
15 gennaio 1996, il telescopio spaziale Hubble cattura la prima immagine diretta di una stella, A. Dupree (CfA) e della NASA.

Questo guscio ardente di idrogeno espande gli strati esterni della stella. Quando ciò accadrà, il nostro Sole diventerà una gigante rossa; sarà così grande che Mercurio sarà completamente inghiottito!

Quando una stella diventa più grande, il suo calore si diffonde, rendendo la sua temperatura complessiva più fresca. Ma la temperatura interna del nostro gigante rosso Sole aumenta fino a quando non è abbastanza calda da fondere lelio creato dalla fusione dellidrogeno. Alla fine, trasformerà lelio in carbonio e altri elementi più pesanti. Il Sole trascorrerà solo un miliardo di anni come un gigante rossa, a differenza dei quasi 10 miliardi che ha speso alacremente per bruciare idrogeno.

Sappiamo già che le stelle di media massa, come il nostro Sole, diventano giganti rosse. Ma cosa succederà dopo? sta ancora accumulando elio e producendo carbonio. Ma quando ha finito il suo elio, non è abbastanza caldo da poter bruciare il carbonio che ha creato. E adesso?

Dato che il nostro Sole ha vinto ” Se è abbastanza caldo da accendere il carbonio nel suo nucleo, soccomberà di nuovo alla gravità. Quando il nucleo della stella si contrae, causerà un rilascio di energia che fa espandere linvolucro della stella. Ora la stella è diventata un gigante ancora più grande di prima! Il raggio del nostro Sole diventerà più grande dellorbita della Terra!

Il Sole non sarà molto stabile a questo punto e perderà massa. Questo continua fino a quando la stella non fa esplodere i suoi strati esterni, ma il nucleo rimane intatto e diventa una nana bianca. La nana bianca sarà circondata da un guscio di gas in espansione in un oggetto noto come nebulosa planetaria. Si chiamano così perché i primi osservatori pensavano che assomigliassero ai pianeti Urano e Nettuno. Ci sono alcune nebulose planetarie che possono essere viste attraverso un telescopio da cortile. In circa la metà di esse, la nana bianca centrale può essere vista utilizzando un telescopio di dimensioni moderate.

Le nebulose planetarie sembrano segnare la transizione di una stella di media massa da gigante rossa a nana bianca. Le stelle che sono paragonabili in massa al nostro Sole diventeranno nane bianche entro 75.000 anni dal soffiare via dai loro involucri. Alla fine, come il nostro Sole, si raffredderanno, irradiando calore nello spazio e svanendo in grumi neri di carbonio. Potrebbero volerci 10 miliardi di anni, ma un giorno il nostro Sole raggiungerà la fine della linea e diventerà silenziosamente una nana nera.

Le nane bianche possono parlarci delletà dellUniverso. Se possiamo stimare il tempo necessario a una nana bianca per raffreddarsi in una nana nera, questo ci darebbe un limite inferiore alletà dellUniverso e della nostra galassia, ma poiché ci vogliono miliardi di anni perché le nane bianche si raffreddino, noi non pensare che luniverso sia ancora abbastanza vecchio perché molte, se ce ne sono, nane bianche siano diventate nane nere.Trovare nane nere altererebbe sicuramente la nostra comprensione del processo di raffreddamento nelle nane bianche.

Osservazioni delle nane bianche

La freccia punta alla nana bianca, Sirio B, accanto al grande Sirio A.

Esistono diversi modi per osservare le nane bianche. La prima nana bianca scoperta è stata trovata perché è una stella compagna di Sirio, una stella luminosa nella costellazione del Canis Major. Nel 1844, lastronomo Friedrich Bessel notò che Sirio aveva un leggero movimento avanti e indietro, come se stesse orbitando attorno a un oggetto invisibile. Nel 1863, lottico e produttore di telescopi Alvan Clark individuò questo misterioso oggetto. Questa stella della compagnia fu successivamente determinata come una nana bianca. Questa coppia è ora denominata Sirio A e B, con B che è la nana bianca. Il periodo orbitale di questo sistema è di circa 50 anni.

Poiché le nane bianche sono molto piccole e quindi molto difficili da rilevare, i sistemi binari sono un modo utile per localizzarle. Come con il sistema Sirius, se una stella sembra avere una sorta di movimento inspiegabile, potremmo scoprire che la singola stella è in realtà un sistema multiplo. Dopo unattenta ispezione potremmo scoprire che ha una nana bianca.

Il telescopio spaziale Hubble, con il suo specchio da 2,4 metri e lottica avanzata, ha osservato con successo le nane bianche con la sua fotocamera planetaria e a campo ampio. Nellagosto del 1995, questa telecamera ha osservato più di 75 nane bianche nellammasso globulare M4 nella costellazione dello Scorpione. Queste nane bianche erano così deboli che la più brillante di loro non era più luminosa di una lampadina da 100 watt vista alla distanza della luna. M4 si trova a 7.000 anni luce di distanza ma è lammasso globulare più vicino alla Terra. Ha anche circa 14 miliardi di anni. , motivo per cui così tante delle sue star sono vicine alla fine della loro vita.

Immagine ROSAT di HZ 43

I telescopi ottici non sono lunico modo per vedere le nane bianche. La nana bianca HZ 43 è stato osservato dal satellite a raggi X ROSAT. I raggi X provengono dallinterno della superficie visibile della nana bianca. Questa regione è molto densa e può essere calda fino a 100.000 gradi in una nana bianca molto giovane. Una nana bianca “s gli strati esterni contengono solo elio e idrogeno e sono essenziali y trasparente ai raggi X emessi dagli strati interni molto più caldi.

Ultima modifica: dicembre 2006