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Individuata la più piccola nana bianca

Gli astronomi sono riusciti ad individuare la più piccola nana bianca mai vista prima. Questa risulta essere così massiccia che da un momento all’altro potrebbe collassare in una stella di neutroni. Tutti i dettagli scoperti sulla nana bianca sono stati pubblicati su Nature.

L’oggetto è stato denominato Ztf J1901+1458, e presenta una massa pari a 1.35 volte la massa del Sole, un campo magnetico di quasi 1 miliardo di volte più forte di quello del Sole, e effettua una rotazione completa in 7 minuti.

Lo studio effettuato ha presentato la scoperta della nana bianca più piccola e massiccia mai individuata prima. L’oggetto, che è presumibilmente originato dalla fusione di due nane bianche, possiede una massa maggiore di quella del Sole, ma compressa in un corpo delle dimensioni della Luna.

Ilaria Caiazzo, Sherman Fairchild Postdoctoral Scholar Research Associate in astrofisica teorica al Caltech e prima autrice dello studio, ha spiegato che: “Potrebbe sembrare controintuitivo, ma le nane bianche più piccole sono quelle più massicce. Ciò si deve al fatto che le nane bianche non hanno la combustione nucleare che le sostiene contro la loro stessa gravità, come accade alle stelle normali, e la loro dimensione è invece regolata dalla meccanica quantistica”.

La scoperta della nana bianca

La scoperta è stata effettuata dalla Zwicky Transient Facility (Ztf), che opera presso l’Osservatorio Palomar del Caltech, attraverso i due telescopi alle Hawai’i, il W. M. Keck Observatory a Maunakea, Hawai’i Island e University of Hawai’i Institute for Astronomy’s Pan-Starrs (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) a Haleakala, Maui.

Alla ricerca, che ha portato alla caratterizzazione della nana bianca, hanno contribuito anche lo Hale Telescope da 200 pollici al Palomar, l’osservatorio spaziale europeo Gaia e l’Osservatorio Neil Gehrels Swift, della NASA.

Le nane bianche

Le nane bianche non sono altro che dei resti di stelle collassate, che in precedenza possedevano una massa non superiore a circa otto volte la massa del Sole. Anche il nostro Sole, quando diventerà una gigante rossa, evento che accadrà tra circa 5 miliardi di anni, eliminerà i suoi strati esterni divenendo così una nana bianca.

Secondo i ricercatori sono circa il 97% delle stelle a diventare nane bianche. Sono molte le stelle, a differenza del nostro Sole che non ha un compagno stallare, ad orbitare una accanto all’altra. Queste formazioni sono denominate sistemi binari. Questa tipologia di stelle crescono insieme, e se entrambe sono caratterizzate da una massa inferiore alle 8 masse solari, si evolvono in nane bianche.

La nuova scoperta

Il nuovo oggetto scoperto è riuscito a fornire un esempio di cosa può succedere dopo questa fase evolutiva. La coppia di nane bianche, che orbitano una intorno all’altra, forma onde gravitazionale che consumano energia. A causa di ciò le stelle finiscono per fondersi insieme.

Se le nane bianche fossero abbastanza massicce, esploderebbero in quella che viene definita una supernova di tipo Ia. Ma se invece sono più piccole di una certa massa, si potrebbero unire insieme in una nuova nana bianca. Questa risulterebbe molto più pesante di entrambe le stelle progenitrici.

Questo processo di fusione è in grado di aumentare il campo magnetico della stella risultante. In confronto alle due stelle progenitrici l’oggetto risulterà accelerato per quanto riguarda la rotazione.

Secondo quanto affermato dagli astronomi la piccola nana bianca individuata, la Ztf J1901+1458, ha passato questa fase evolutiva. I progenitori si sono fusi insieme, generando così una nana bianca la cui massa è 1.35 volte la massa del Sole.

L’oggetto individuato possiede un campo magnetico estremo, quasi un miliardo di volte più forte di quello del Sole e gira intorno al suo asse a un ritmo frenetico di una rivoluzione ogni 7 minuti. La nana bianca più veloce scoperta è Epic 228939929, che effettua una rotazione completa su sé stessa ogni 5.3 minuti.

Stella di neutroni

Gli scienziati pensano che la nana bianca risultante dalla fusione, potrebbe essere abbastanza massiccia da potersi evolvere in una stella di neutroni. Questo oggetto generalmente si forma quando una stella molto più massiccia del Sole esplode in una supernova.

Ilaria Caiazzo, ritiene che: “È tutto molto ipotetico, ma è possibile che la nana bianca sia abbastanza massiccia da collassare ulteriormente in una stella di neutroni. È così massiccia e densa che, nel suo nucleo, gli elettroni vengono catturati dai protoni nei nuclei per formare altri neutroni. Poiché la pressione degli elettroni spinge contro la forza di gravità, mantenendo intatta la stella, nel momento in cui un numero abbastanza grande di elettroni viene rimosso, il nucleo collassa”.

Se l’ipotesi sulla formazione di stelle di neutroni fosse corretta, questo comporterebbe che una parte significativa di stelle di neutroni si origina in questo modo.

I ricercatori hanno valutato anche altri due aspetti della nana bianca. Questi sono la vicinanza, di circa 130 anni luce di distanza, e la sua datazione piuttosto recente, ossia circa 100 milioni di anni. Questi aspetti indicano che oggetti simili possono verificarsi molto comunemente nella nostra galassia.

L’avvistamento della nana bianca

La nana bianca è stata avvistata per la prima volta da Kevin Burdge, del Caltech. La scoperta è avvenuta esaminando le immagini di tutto il cielo catturate da Ztf. Il ricercatore, nel 2019, ha guidato il team che ha scoperto una coppia di nane bianche che orbitavano, una intorno all’altra, ogni 7 minuti.

Kevin Burdge, ha affermato che: “Fin’ora nessuno è stato sistematicamente in grado di esplorare fenomeni astronomici a breve termine su questo tipo di scala”.

Il team ha deciso quindi di esaminare lo spettro della stella, utilizzando il Low Resolution Imaging Spectrometer (Lris) dell’Osservatorio Keck. É stato allora che Ilaria Caiazzo è rimasta colpita dalle tracce di un campo magnetico molto potente. La ricercatrice si è subito resa conto di aver individuato qualcosa di molto importante.

L’oggetto individuato, vista la forza del suo campo magnetico e la velocità di rotazione, è il risultato di due nane bianche più piccole che si sono fuse in una. I dati raccolti da Swift, in luce ultravioletta, sono stati in grado di definire le dimensioni e la massa della nana bianca.

Ztf J1901 + 1458 con il suo diametro di 4300 chilometri, quindi poco più grande della Luna, si aggiudica il titolo di nana bianca più piccola finora conosciuta. La stella ha battuto i record precedenti detenuti da Re J0317-853 e Wd 1832 + 089, che presentano ciascuna un diametro di circa 5000 chilometri.

FONTE:

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