Una nana bianca delle dimensioni della Luna è la più piccola del suo genere che abbiamo mai visto
È una nana bianca, il nucleo collassato e ultradenso di una stella nell’intervallo di massa del Sole, ma largo solo 4.280 chilometri. È anche la nana bianca più massiccia che abbiamo mai visto.
La nana bianca, chiamata ZTF J1901+1458 e situata a circa 130 anni luce di distanza, è davvero incredibile. La sua densità e massa la collocano proprio sull’orlo del limite di Chandrasekhar – la massa massima che può avere una nana bianca prima che diventi così instabile da esplodere in una spettacolare supernova.
“Abbiamo individuato questo oggetto molto interessante che non è abbastanza massiccio da esplodere“, ha detto l’astrofisica teorica Ilaria Caiazzo del Caltech. “Stiamo davvero sondando quanto possa essere massiccia una nana bianca“.
Le nane bianche sono la classe più piccola di stelle morte che conosciamo. Sono formate dai nuclei collassati di stelle grandi fino a otto volte la massa del Sole; quando queste stelle terminano la loro durata di vita della sequenza principale (fusione nucleare), espellono il loro materiale esterno e ciò che resta del nucleo, non più sostenuto dalla pressione esterna della fusione, collassa in un oggetto ultradenso.
Fino al limite di Chandrasekhar, circa 1,4 masse solari, una cosa chiamata pressione di degenerazione elettronica impedisce alla nana bianca di collassare ulteriormente sotto la sua stessa gravità. A un certo livello di pressione, gli elettroni vengono strappati dai loro nuclei atomici e, poiché elettroni identici non possono occupare lo stesso spazio, questi elettroni forniscono la pressione verso l’esterno che impedisce alla stella di collassare ulteriormente.
Tuttavia, molte nane bianche partecipano a sistemi binari. Ciò significa che sono bloccate in una danza orbitale con un’altra stella. Se le due stelle sono abbastanza vicine, la nana bianca sottrarrà materiale alla sua compagna binaria, un processo che può portare la stella morta oltre il limite di Chandrasekhar, spesso innescando una supernova di tipo Ia.
ZTF J1901+1458 sembra essere un caso speciale.
Secondo l’analisi del team, la nana bianca è il prodotto di una fusione tra due nane bianche più piccole; insieme, non erano abbastanza massicce da raggiungere il limite di Chandrasekhar e produrre una supernova di tipo Ia.
Ha solo circa 100 milioni di anni, con un campo magnetico folle per una nana bianca, circa un miliardo di volte più potente del Sole. Ha anche una rotazione estrema, girando una volta ogni sette minuti. Non è la rotazione della nana bianca più veloce di sempre, ma siamo là. Queste caratteristiche suggeriscono una fusione avvenuta nel passato.
Quello che succederà da questo punto in poi potrebbe essere assolutamente affascinante.
“Questo è altamente speculativo, ma è possibile che la nana bianca sia abbastanza massiccia da collassare ulteriormente in una stella di neutroni“, ha spiegato Caiazzo.
“È così massiccia e densa che, nel suo nucleo, gli elettroni vengono catturati dai protoni dei nuclei per formare neutroni. Poiché la pressione degli elettroni spinge contro la forza di gravità, mantenendo intatta la stella, il nucleo collasserà quando un numero abbastanza grande di elettroni verranno rimossi“.
Le stelle di neutroni – anche più dense delle nane bianche e supportate dalla pressione di degenerazione dei neutroni – si formano quando una stella tra 8 e 30 volte la massa del Sole raggiunge la fine della sua vita.
ZTF J1901+1458, se l’analisi del team è corretta, suggerisce un altro percorso di formazione per gli esempi di massa inferiore di questi oggetti estremi.
Questo potrebbe significare che ZTF J1901+1458, e altre stelle simili, possono dirci molto sui tipi di binarie nane bianche che si trasformano in stelle di neutroni.
“Ci sono così tante domande da affrontare, come qual è il tasso di fusioni di nane bianche nella galassia, e se è abbastanza alto per spiegare il numero di supernove di tipo Ia? Come viene generato un campo magnetico in questi potenti eventi e perché esiste una tale diversità nell’intensità del campo magnetico tra le nane bianche?” ha detto Caiazzo.
“Trovare una vasta popolazione di nane bianche nate da fusioni ci aiuterà a rispondere a tutte queste domande e molto altro“.
La ricerca è stata pubblicata su Nature.
