La stella nana bianca si trasforma in un "diamante cosmico"

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Un articolo accettato per la pubblicazione da Avvisi mensili della Royal Astronomical Society e disponibile sul server di prestampa arXiv dettaglia la scoperta di una stella nana bianca che entra nella fase di cristallizzazione, trasformandosi in una specie di « diamante cosmico ». Secondo la ricerca, condotta da un team internazionale di astronomi, ciò accade quando questo tipo di stella morta si raffredda.

Gli scienziati hanno individuato la nana bianca composta principalmente da carbonio metallico e ossigeno a soli 104 anni luce dalla Terra. Secondo lo studio, il profilo temperatura-massa suggerisce che il centro della stella sta diventando denso e duro.

« In questo lavoro, presentiamo la scoperta di un nuovo sistema quadruplo simile a Sirius a 32 parsec di distanza, composto da una nana bianca in cristallizzazione compagna della tripla HD 190412 precedentemente nota », riferisce il team guidato da Alexander Venner dell’Università del Queensland meridionale ., in Australia.

« In virtù della sua associazione con queste compagne della sequenza principale, questa è la prima nana bianca in fase di cristallizzazione la cui età totale può essere limitata esternamente, un fatto che abbiamo usato cercando di misurare empiricamente un ritardo di raffreddamento causato dalla cristallizzazione del nucleo nella nana bianca « , ha detto. Venner.

Cos’è una stella nana bianca

Ogni stella nel cielo, splendente di luce generata dalla fusione atomica, alla fine esaurisce il carburante e si evolve in qualcosa di nuovo. Per la maggior parte di loro – come il Sole e quelli fino a circa otto volte la sua massa – quel “qualcosa” è una nana bianca.

Quando il combustibile si esaurisce, il materiale esterno della stella viene espulso nello spazio circostante e il nucleo, non più supportato dalla pressione esterna generata dalla fusione, collassa in un oggetto ultradenso, delle dimensioni della Terra ma con una massa fino a 1,4 soli.

Quando una stella nana bianca esaurisce il carburante, il suo nucleo collassa in un oggetto cristallizzato simile a un diamante ultra denso, delle dimensioni della Terra ma con una massa fino a 1,4 soli. Crediti: Juergen Faelchle/Jirik V/Shutterstock. Montaggio: aspetto digitale

La materia nelle stelle nane bianche è altamente compressa, ma gli viene impedito di collassare ulteriormente a causa della pressione di degenerazione degli elettroni. Nessun elettrone può occupare stati identici, il che impedisce alla nana bianca di diventare ancora più densa, come accade in una stella di neutroni o in un buco nero.

Per saperne di più:

Sebbene siano deboli, le nane bianche brillano ancora per il calore residuo. Nel corso del tempo, si raffreddano e si evolvono in stelle nane nere quando perdono tutto il loro calore e diventano un grumo freddo di carbonio cristallizzato.

I calcoli suggeriscono che questo processo richiede circa un quadrilione di anni. Poiché l’Universo ha solo circa 13,8 miliardi di anni, gli scienziati non si aspettano di vedere presto una nana nera. Quello che possono fare è identificare i segnali di cristallizzazione dai nuclei di nane bianche osservati.

Durante la cristallizzazione, gli atomi di carbonio e ossigeno all’interno della nana bianca smettono di muoversi liberamente e formano legami, organizzandosi in un reticolo cristallino. Durante questo processo viene rilasciata energia, che si dissipa sotto forma di calore. Ciò produce una sorta di plateau o rallentamento nel raffreddamento della stella, identificabile nel colore e nella luminosità, che la fanno sembrare più giovane di quanto non sia in realtà.

La missione Gaia aiuta a localizzare i sistemi stellari nella Via Lattea

Per misurare con precisione la luminosità di una stella, è necessario sapere esattamente quanto è lontana, cosa che è diventata molto più semplice negli ultimi anni grazie alla mappatura stellare ad alta precisione della Via Lattea effettuata dalla missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea (ESA). Ciò significa che ora è possibile identificare le nane bianche in fase di cristallizzazione con molta più certezza.

Venner e il suo team stavano usando questi dati per localizzare diversi sistemi stellari, identificando stelle la cui associazione con altri potrebbe non essere stata chiara, quando hanno visto che una stella nana bianca era legata gravitazionalmente a quello che si pensava fosse un sistema triplo chiamato HD 190412.

Oltre a scoprire la nana bianca, ora chiamata HD 190412 C, che rende la tripletta ora una quadrupla, i ricercatori hanno identificato che le proprietà della stella indicano un processo di cristallizzazione.

Gli scienziati hanno calcolato con precisione l’età della stella HD 190412 C, qualcosa che non era mai stato fatto prima per una nana bianca in fase di cristallizzazione. Credito: Nazarii_Neshcherenskyi – Shutterstock

È o non è un “diamante cosmico”?

Mentre la densità delle nane bianche è di oltre un milione di chilogrammi per metro cubo, quella dei diamanti è di circa 3.500 chilogrammi per metro cubo, quindi non si può dire che il nucleo di questa stella stia davvero diventando un Diamante.

L’età del sistema è di circa 7,3 miliardi di anni e le sue stelle precedentemente note hanno permesso al team di calcolare esternamente l’età della nana bianca, qualcosa che non era mai stato fatto prima per una nana bianca in fase di cristallizzazione.

I ricercatori hanno stabilito che potrebbe avere circa 4,2 miliardi di anni. Secondo loro, la discrepanza di 3,1 miliardi di anni suggerisce che il tasso di cristallizzazione ha ridotto il tasso di raffreddamento della nana bianca di circa un miliardo di anni.

La datazione da sola non è sufficiente per cambiare i modelli noti di cristallizzazione della nana bianca, ma questa scoperta e la sua vicinanza alla Terra indicano che potrebbero esserci molti altri sistemi simili là fuori che possono essere esplorati per analizzare questo affascinante processo. .

« Concludiamo che la scoperta del sistema 190412 HD ha aperto una nuova strada per comprendere la cristallizzazione delle nane bianche », afferma l’articolo.

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