Rappresentazione artistica del nucleo di una nana bianca che si sta cristallizzando. Crediti: University of Warwick/Mark Garlick
Il futuro della nostra stella è in una sfera di cristallo. O meglio: c’è una sfera di cristallo nel futuro del Sole. Letteralmente. Qui indovini e maghi non c’entrano, sta tutto scritto nel libro della Natura: nell’arco di una decina di miliardi di anni la nostra stella è infatti destinata a diventare una nana bianca, e uno studio uscito oggi su Nature offre per la prima volta una prova diretta del fatto che il nucleo di questi oggetti celesti si solidifichi fino a formare una struttura cristallina di ossigeno e carbonio.
Il fenomeno era stato previsto esattamente mezzo secolo fa, ma la conferma arriva solo ora, grazie ai dati raccolti da Gaia osservando 15mila nane bianche nel raggio di 300 anni luce da noi e analizzandone luminosità e colore.
Ora, se a noi comuni mortali ad affascinarci è anzitutto l’idea che là, nello spazio che ci circonda, ci siano miliardi di enormi sfere di cristallo, l’interesse degli scienziati è catturato da un altro aspetto: l’età di questi oggetti. Le nane bianche vengono infatti utilizzate dagli astronomi come una sorta di “orologi cosmici”. Questo grazie all’estrema regolarità del loro processo di raffreddamento: un po’ come, in ogni giallo che si rispetti, il medico legale tenta di risalire all’ora dell’omicidio misurando la temperatura del cadavere, così la temperatura di una nana bianca – che in effetti altro non è se non un “cadavere di stella” – è un valido indicatore della sua età. E non parliamo di ore, ma di miliardi di anni.
Ebbene, la cristallizzazione del nucleo – vale a dire, la sua solidificazione, che avviene quando la temperatura scende attorno ai 10 milioni di gradi – rallenta questo processo di raffreddamento. Ciò che, analizzando i dati di Gaia, gli astronomi hanno osservato è infatti un accumulo anomalo di stelle con caratteristiche di colore e luminosità corrispondenti – stando ai modelli d’evoluzione stellare – alla fase di sviluppo durante la quale è previsto che il calore latente venga rilasciato in abbondanza. Segno, dunque, che questa fase di raffreddamento è rallentata. E non di poco: in alcuni casi, anche di due miliardi di anni – il 15 percento dell’età della Via Lattea.
«È la prima prova diretta del fatto che le nane bianche cristallizzano, che si verifica una transizione dallo stato liquido a quello solido. Già cinquant’anni fa si era previsto che avremmo dovuto osservare un eccesso di nane bianche a determinate luminosità e colore dovuto alla cristallizzazione, ma solo ora è stato possibile», dice il primo autore dello studio, Pier-Emmanuel Tremblay, della University of Warwick. «Tutte le nane bianche, un certo punto della loro evoluzione, cristallizzano, ma per quelle più grandi il processo è più rapido. Ciò significa che miliardi di nane bianche nella nostra galassia lo hanno già completato, e ora sono essenzialmente sfere di cristallo nel cielo. Anche il Sole, tempo circa 10 miliardi di anni, diventerà una nana bianca di cristallo».
Ma come avviene il processo? E perché rilascia grandi quantità di energia, rallentando così il raffreddamento? «Riteniamo che tutto sia dovuto al fatto che l’ossigeno prima cristallizza e poi affonda nel nucleo: un processo analogo a quello della sedimentazione del letto di un fiume che osserviamo qui sulla Terra», spiega Tremblay. «Nelle stelle, ciò spingerà il carbonio verso l’alto, e questa separazione libererà energia gravitazionale».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “Core crystallization and pile-up in the cooling sequence of evolving white dwarfs”, di Pier-Emmanuel Tremblay, Gilles Fontaine, Nicola Pietro Gentile Fusillo, Bart H. Dunlap, Boris T. Gänsicke, Mark A. Hollands, J. J. Hermes, Thomas R. Marsh, Elena Cukanovaite e Tim Cunningham