Si ritiene che le stelle nane bianche rappresentino lo stato evolutivo finale delle stelle che non sono abbastanza massicce da finire la loro vita in eventi super o iper novae. Conosciute anche come “stelle degenerate”, le nane bianche consistono di materia degenerata in elettroni che non produce più energia di fusione. Invece, le nane bianche irradiano la loro energia termica immagazzinata come una debole luminosità, ma così lentamente che l’Universo non è esistito abbastanza a lungo per qualsiasi stella nana bianca per aver emesso tutto il loro calore. Di seguito ci sono altri 10 fatti interessanti sulle stelle nane bianche che forse non conoscevi.

Le stelle nane bianche sono relativamente rare

Ci sono solo otto stelle nane bianche conosciute nei 100 sistemi stellari che sono più vicini a noi, e la stella nana bianca più vicina a noi è Sirio B, la compagna di Sirio A nel sistema binario di Sirio, che si trova a 8. 6 anni luce di distanza nella costellazione di Sirio.6 anni luce di distanza nella costellazione del Canis Major.

Circa il 97% di tutte le stelle della Via Lattea diventeranno nane bianche

Sebbene siano state trovate solo una decina di migliaia di nane bianche, più del 97% delle stelle della Via Lattea, compreso il Sole, non sono abbastanza massicce da diventare nane bianche quando finiranno la loro vita. Portato all’estremo, questo significa che una volta che tutte le stelle della Via Lattea si sono evolute in nane bianche e si sono raffreddate abbastanza da diventare nane nere, la Via Lattea diventerà a tutti gli effetti invisibile, tranne forse per le poche stelle di neutroni che possono sopravvivere sia alle nane bianche che alla dispersione della galassia.

Quasi tutte le stelle nane bianche hanno la stessa massa

Mentre le stelle nane bianche rientrano in una vasta gamma di masse, da un minimo di 0,17 a un massimo di 1,3 volte la massa del Sole, la maggior parte delle nane bianche pesa tra il 50% e il 70% della massa del Sole, con una media di circa il 60%. In pratica, questo significa che mentre le stelle nane bianche sono tipicamente grandi quanto la Terra, sono in generale massicce quanto il Sole, il che significa che la densità delle nane bianche può essere fino a 1 milione di volte superiore a quella del Sole. Questo a sua volta significa che 1 cm cubo di una nana bianca può pesare quanto una tonnellata metrica, solo i buchi neri, le stelle di neutroni e forse le stelle quark sono più dense.

Le stelle nane bianche non possono superare 1.4 masse solari

A causa della natura della pressione di degenerazione, che è ciò che sostiene una nana bianca contro il collasso gravitazionale in una stella di neutroni, una nana bianca non può mai superare 1,4 masse solari, un limite che è noto come “limite di Chandrasekhar”, dal nome dell’astronomo indiano che per primo calcolò questo limite nel 1930. Tuttavia, questa cifra presuppone che la stella non sia in rotazione, ma se lo fa, il limite aumenta leggermente. Tuttavia, nei casi in cui una nana bianca sta ruotando in modo non uniforme e la viscosità della stella non è presa in considerazione, non c’è un limite superiore di massa al quale una (ipotetica) nana bianca può essere in equilibrio idrostatico.

Le stelle nane bianche si raffreddano più lentamente quando invecchiano

Gli studi hanno dimostrato che poiché le stelle nane bianche non generano energia per sostituire il calore che viene perso attraverso la radiazione, la velocità con cui queste stelle si raffreddano rallenta quando invecchiano. Il seguente esempio illustra il punto: una nana bianca con una massa di 0,59 volte quella del Sole che ha un’atmosfera di elio e una temperatura superficiale di 8.000K, impiegherà circa 1,5 miliardi di anni per raffreddarsi a 7.140K. Il raffreddamento di altri 500K richiederà circa 0,3 miliardi di anni, mentre il raffreddamento fino a 6.000K e poi altri 500K richiederà rispettivamente 0,4 miliardi e 1,1 miliardi di anni.

Le stelle nane bianche hanno un’atmosfera

Studi spettroscopici hanno rivelato che gran parte della luminosità di una stella nana bianca deriva dalla sua atmosfera, che può essere costituita da idrogeno o elio. Mentre entrambi gli elementi sono solitamente presenti nell’atmosfera di una nana bianca, uno predomina sempre di un fattore di almeno 1.000 rispetto a tutti gli altri elementi dell’atmosfera stellare. La maggior parte dei ricercatori concorda sul fatto che questo è il risultato di un processo in cui la gravità separa gli elementi nell’atmosfera, con le molecole più massicce che si accumulano sulla superficie della stella o vicino ad essa, mentre gli elementi più leggeri si sovrappongono a questo strato in ordine di massa. Nel caso di atmosfere ricche di idrogeno, la massa totale della componente idrogeno può essere massiccia come 1/10.000 della massa totale della stella.

Alcune stelle nane bianche sono ricche di metallo

Il fatto che gli spettri di alcune stelle nane bianche mostrino forti linee di metallo è stata una sorpresa per gli astronomi, poiché questi elementi pesanti avrebbero dovuto gravitare verso il nucleo della stella subito dopo la sua formazione. Mentre non c’è certezza sull’origine dei metalli in alcuni spettri, si pensa che, almeno nel caso della nana bianca designata Ton 345, le abbondanze di metallo nel suo spettro derivino dai resti di un pianeta che è stato distrutto dalla stella progenitrice durante la sua fase asintotica di ramo gigante.

Le stelle nane bianche sopravviveranno alle loro galassie ospitanti

Anche se le stelle nane bianche sono considerate stabili dopo la loro formazione, alla fine si raffredderanno per diventare nane nere fredde. Tuttavia, a causa dell’opacità, o resistenza dei loro strati esterni alla radiazione, si stima che le nane bianche impiegheranno circa 1034-1035 anni per raggiungere questo stato. Questo tempo di vita estremamente lungo è basato sul tempo di vita conosciuto dei protoni, che è molto più lungo di quello che ci vorrà alle galassie per disperdersi, o “evaporare”, processo che dovrebbe essere completato in soli 1019-1020 anni.

Alcune stelle nane bianche ospitano pianeti

Anche se c’è un certo dibattito su come i pianeti possano formarsi intorno alle nane bianche, molte nane bianche sono comunque orbitate o da pianeti, come nel caso di due pianeti circumbinari intorno ad un curioso sistema binario nana bianca/nana rossa designato NN Serpentis, o da densi dischi di polvere/debris. La maggior parte dei ricercatori sottoscrive la teoria che i pianeti che orbitano intorno alle nane bianche sono i resti di pianeti che sono stati distrutti dalla creazione della nana bianca, come accadrebbe quando il nostro Sole si gonfia durante la sua fase di gigante rossa. Nel nostro caso, la Terra potrebbe finire come un corpo roccioso in disintegrazione che orbita intorno al Sole nella sua fase di nana bianca.

Le stelle nane bianche possono esplodere più volte, e tuttavia sopravvivere

Mentre alcuni processi possono distruggere una stella nana bianca in un’esplosione di supernova, molte stelle nane bianche sopravvivono a ripetute, ma meno cataclismiche esplosioni termonucleari di materiale ricco di idrogeno accumulato sulla loro superficie. A condizione che il nucleo della stella rimanga intatto, una nana bianca può sopravvivere a tante esplosioni sulla sua superficie quante ne servono per esaurire la fonte di materiale in caduta.