Trovata una stella nana bianca che sta diventando un diamante

DATA ULTIMO AGGIORNAMENTO: 24 Novembre 2023

“Un diamante è per sempre”, recitava una famosa pubblicità. Ora immaginate di avere un diamante grande quanto la Terra.

Troppo bello per essere vero, mi direte. E invece è proprio quello che sta diventando una stella nana bianca a un centinaio di anni luce di distanza da noi.

Di seguito andremo a vedere innanzitutto cos’è una nana bianca, visto che si tratta del destino a cui andrà incontro il Sole, per poi analizzare questa sensazionale scoperta, la prima nel suo genere.

La nana bianca: morte di una stella di sequenza principale

Stelle come il Sole sono dette di sequenza principale e si alimentano grazie a un processo di fusione interno, che trasforma idrogeno in elio.

L’energia rilasciata da tale processo bilancia l’attrazione verso il basso della gravità e questo “tiro alla fune” può andare avanti anche per miliardi di anni.

Ad un certo punto, però, la stella esaurirà la sua scorta di idrogeno nel nucleo, uscendo dalla sequenza principale e iniziando a “gonfiarsi” in una gigante rossa.

Ma niente paura: in tale fase la stella ha ancora carburante da utilizzare per lottare contro la gravità, in particolare l’elio prodotto in precedenza, che verrà fuso in elementi più pesanti, soprattutto carbone.

Questa fase dura comparativamente molto meno (qualche centinaio di milioni di anni) e nelle stelle di massa simile a quella del Sole segna l’inizio della fine: non avendo temperatura e pressione sufficienti per fondere il carbone in elementi più pesanti, la gravità inizia a prevalere e la stella è costretta ad espellere il suo strato più esterno nello spazio.

Ciò che resta è il nucleo “nudo” della stella originaria, chiamato nana bianca.

La pressione di degenerazione e il lungo addio della nana bianca

Le nane bianche, in quanto nuclei di stelle, sono estremamente dense e contengono materiale che è stato “schiacciato” dallo strato esterno prima dell’espulsione.

D’altro canto, come detto, tali stelle non producono più energia da fusione e quindi tutta questa densità e pressione “in eccesso” fanno sì che gli elettroni al loro interno creino una sorta di oceano.

Ma elettroni nello stesso stato non possono stare vicini (in base al Principio di esclusione di Pauli): ciò genera una sorta di pressione verso l’esterno, detta pressione di degenerazione, che prende il posto della fusione nella “lotta” contro la gravità, impedendo alla nana bianca di collassare ulteriormente.

A questo punto la stella è ancora estremamente calda, ed emette una luce bianca e blu molto luminosa, ma inizia pian piano a raffreddarsi.

Se lasciata indisturbata, si prevede che in un tempo incredibilmente lungo (si parla di milioni di miliardi di anni…) essa si trasformi in una nana nera, un ipotetico corpo celeste che non emette più alcuna luce.

Durante questo periodo lunghissimo, le nane bianche continuano comunque ad evolversi, ed è qui che entra in gioco il processo di cristallizzazione in diamante.

Il processo di cristallizzazione di una nana bianca osservato per la prima volta

Pensate alla preparazione dello zucchero liquido: si mette una pentola d’acqua sul fuoco, si versa lo zucchero e si gira. Ma se spegnete il fuoco, lo zucchero liquido inizia a raffreddarsi, producendo dei grumi o cristalli.

La stessa cosa succede all’oceano di elettroni all’interno della nana bianca, quando questa inizia a raffreddarsi, fino ad arrivare a un punto in cui la stella stessa diventa un unico, enorme cristallo.

E poiché, come detto, le nane bianche contengono principalmente carbone e i diamanti non solo altro che carbone sotto forte pressione, ecco pronto un gigantesco diamante cosmico.

Come riporta Anton Petrov su YouTube, un gruppo di ricercatori australiani guidato da Alexander Venner dell’Università del Queensland sembra aver trovato il primo esemplare di nana bianca in fase di cristallizzazione.

Nel sistema stellare HD 190412, situato a 111 anni luce dal Sole, è stata infatti scoperta una nana bianca apparentemente molto più giovane rispetto alle altre tre stelle nel sistema (4,2 miliardi di anni contro i 7,3 delle altre).

Ma, a meno di un’improbabile provenienza della nana bianca dall’esterno, i ricercatori credono che tutte e quattro le stelle si siano formate nello stesso momento, il che implica che la nana bianca si stia cristallizzando.

Ritardi nel raffreddamento della nana bianca e osservazioni future

“La luce che arde col doppio di splendore brucia per metà tempo”, diceva Eldon Tyrell al figliuol prodigo Roy Batty in Blade Runner, ed è qualcosa di simile che fa sembrare la nostra nana bianca così giovane.

Infatti, quando gli atomi all’interno della stella smettono di muoversi e iniziano a cristallizzarsi, rilasciano lentamente energia, che riscalda nuovamente la nana bianca, consentendole di emettere più calore del normale.

Venner e il suo gruppo hanno rilevato questo calore in eccesso nello spettro luminoso della stella, confermando finalmente previsioni teoriche di “ritardi nel raffreddamento” risalenti agli anni 60 del secolo scorso.

Per la precisione, pare che il processo di cristallizzazione sia ancora più efficiente del previsto, in quanto produce più energia di quanto ci si aspettasse.

Inoltre, il fatto che sia stato osservato in un sistema stellare così vicino fa pensare che potrebbe non essere così raro.

La più prossima candidata per future osservazioni è una nana bianca nel sistema che contiene la famosa stella Sirio; questoin attesa che arrivi il turno del Sole, ammesso che per allora ci sia ancora qualcuno in vita per vederlo trasformarsi in un enorme diamante.

(Originariamente pubblicato su Storie Semplici)