Alla fine del loro ciclo di vita, stelle di piccola massa come il Sole diventano nane bianche, il cui nucleo progressivamente cristallizza con una parte centrale di ossigeno cristallino e una più esterna di carbonio
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Grazie alle osservazioni effettuate dal satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea un gruppo di astronomi dell’Università di Warwick ha ottenuto la prima prova diretta dell’esistenza di stelle “di cristallo”, nane bianche che si solidificano in una grande massa cristallina. La scoperta è illustrata su “Nature”.

L’esistenza di stelle di questo tipo era stata prevista cinquant’anni fa dall’astrofisico dell’Università di Rochester Hugh M. Van Horn, ma finora non era stata trovata alcuna prova diretta che le nane bianche fossero votate a questo destino: lo stesso a cui andrà incontro il nostro Sole nell’arco di una decina di miliardi di anni.

Le nane bianche sono lo stadio finale dell’evoluzione di stelle di piccola massa che, dopo essere diventate per un certo tempo giganti rosse, perdono i loro strati esterni e iniziano a contrarsi e raffreddarsi rilasciando il loro calore residuo.

Sono anche fra gli oggetti stellari più antichi dell’universo, e hanno un ciclo di vita estremamente prevedibile, tanto da essere usate dagli astronomi come “orologi” per stimare l’età di gruppi di stelle vicine.

Gli autori dello studio hanno selezionato 15.000 possibili nane bianche osservate da Gaia nel raggio di circa 300 anni luce dalla Terra, per poi analizzare i dati sulla loro luminosità e composizione spettrale.

Hanno così identificato un eccesso di stelle dotate di uno spettro e una luminosità che non corrisponde ad alcuna massa o età previste dai modelli evolutivi delle stelle.

Secondo i calcoli dei ricercatori, gli schemi di “colore” e luminosità rilevati corrispondono a quelli che si dovrebbero riscontrare in presenza di un inaspettato rallentamento del loro processo di raffreddamento.

Alcune sembrano aver rallentato il loro invecchiamento di ben 2 miliardi di anni, pari al 15 per cento circa dell’età della nostra galassia: un risultato che comporta una revisione del modello di evoluzione di queste stelle.

Sotto le estreme pressioni dei nuclei delle nane bianche, gli atomi sono così densamente compressi che i loro elettroni si liberano, lasciando un gas elettronico conduttivo che segue le leggi della fisica quantistica, mentre i nuclei carichi positivamente assumono forma fluida. Quando il nucleo si raffredda fino a circa 10 milioni di gradi, è stata rilasciata abbastanza energia da innescare l’inizio della solidificazione del fluido, che porta infine alla formazione di un nucleo cristallino con un mantello di carbonio.

“Abbiamo le prove di un rilascio di calore al momento della solidificazione – ha detto Pier-Emmanuel Tremblay, che ha diretto lo studio – ma sappiamo anche che per spiegare le osservazioni è necessario un rilascio di energia considerevolmente maggiore di quanto supposto. Riteniamo che ciò sia dovuto al fatto che l’ossigeno cristallizza prima del resto, per poi affondare nel nucleo, un processo simile alla sedimentazione sul letto di un fiume. Questo spingerà il carbonio verso l’alto; quella separazione dovrebbe inoltre rilasciare anche energia gravitazionale.”