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Cosa sono le nane bianche Fonte foto: Shutterstock
SCIENZA

Cosa sono le stelle chiamate "nana bianca"

Con nana bianca ci si riferisce a stelle di piccole dimensioni, con grande densità e dalla luminosità piuttosto tenue di colore bianco.

Una nana bianca è una stella di dimensioni piuttosto ridotte, caratterizzata da una luminosità molto tenue e da un colore che tende al bianco. La sua estensione è simile a quella della Terra, dunque, non presenta una elevata ampiezza rispetto ad altri corpi celesti, ma la sua massa è molto densa. Un po’ come quella del Sole, se non addirittura superiore. La nana bianca è, in effetti, uno tra gli oggetti più dotati di densità e gravità dell’Universo.

Nana bianca: cos’è e come ha origine

A seconda della massa che la compone, una stella morente può configurarsi in un nuovo corpo celeste. Le nane bianche sono dei corpi estremamente densi, l’ultimo stadio osservabile dell’evoluzione delle stelle di piccola e media massa. Mentre la maggior parte delle stelle più massicce alla fine diventerà una supernova, una stella composta da una massa non elevata alla fine diventerà una nana bianca, secondo la NASA. Secondo i ricercatori, circa il 97% delle stelle della Via Lattea alla fine diventeranno nane bianche.

La formazione di una nana bianca ha origine da un processo graduale, che concerne tutte le stelle di massa compresa tra 0,08 ed 8-10 volte la massa solare che abbiano terminato la fase di stabilità della sequenza principale e le seguenti fasi di instabilità.

Quando una stella esaurisce il proprio combustibile all’interno del suo nucleo, non è più in grado di sperimentare più alcuna fusione e il suo destino è quello di collassare su sé stessa. Se ha una massa tra 0,08 e 0,5 masse solari potrà diventare una nana bianca liberandosi degli strati esterni sotto forma di vento stellare. Se la sua massa è compresa tra 0,5 ed 8 masse solari, hanno luogo delle forti pulsazioni termiche all’interno dell’astro che producono la fuoriuscita dei suoi strati più esterni.

Le stelle più massicce, con una massa otto volte superiore a quella del sole, non diventeranno mai nane bianche. Invece, alla fine della loro vita, le nane bianche esploderanno in una violenta supernova, lasciandosi dietro una stella di neutroni o un buco nero.

Nana bianca: alcune tipologie

La composizione di una nana bianca solitamente rispecchia lo stadio a cui si sono arrestate le reazioni di fusione nucleare. Possiamo contare, dunque, più tipologie di nane bianche, che divergono tra loro sia per la massa, sia per la loro composizione chimica:

  • nana bianca all’elio,
  • nana bianca al carbonio-ossigeno,
  • nana bianca all’ossigeno-neon-magnesio.

Va tenuto comunque in conto che generalmente l’elemento principale di una nana bianca va a combinarsi con i residui dell’elemento che configurava il corpo celeste precedente, così è possibile rinvenire idrogeno nelle nane all’elio, oppure elio nelle nane al carbonio, etc.

Nana bianca: caratteristiche

Le temperature delle nane bianche possono superare i 100.000 Kelvin secondo la NASA (circa 179.500 gradi Fahrenheit). Nonostante queste temperature torride, le nane bianche hanno una bassa luminosità in quanto sono di piccole dimensioni secondo la New Mexico State University. Secondo la NASA, un cucchiaino da tè della materia presa da una nana bianca peserebbe 5,5 tonnellate sulla Terra, più o meno come un elefante!

Come dicevamo all’inizio la nana bianca è uno degli oggetti più densi nello spazio, superati solo da stelle di neutroni e buchi neri. Secondo la NASA, la gravità sulla superficie di una nana bianca è 350.000 volte quella della gravità sulla Terra. Ciò significa che una persona con un peso di 68 kg sulla Terra peserebbe 22,7 milioni di kg sulla superficie di una nana bianca.

Le nane bianche raggiungono questa incredibile densità perché sono collassate in una modalità talmente forte che i loro elettroni vengono frantumati insieme, formando quella che in fisica viene chiamata “materia degenere". Questi corpi celesti continueranno a collassare fino a quando gli elettroni stessi produrranno con forza una spinta verso l’esterno sufficiente per fermare questo processo.

Qual è il destino di una nana bianca? Alla fine, nell’arco di decine o addirittura centinaia di miliardi di anni, una nana bianca si raffredda fino a diventare una nana nera, che non emette più energia. Poiché le stelle più antiche dell’universo hanno solo 10-20 miliardi di anni, non è ancora nota la presenza di nane nere.

Stimare da quanto tempo le nane bianche si sono raffreddate può aiutare gli astronomi a imparare molto sull’età dell’universo. Ma non tutte le nane bianche passeranno molti millenni a depotenziarsi. Quelle che fanno parte di un sistema stellare binario possono avere un’attrazione gravitazionale abbastanza forte da raccogliere vari materiali rocciosi e non da una stella vicina.

Quando una nana bianca assume una massa che le permette anche questo, raggiunge un livello chiamato limite di chandrasekhar. A questo punto la pressione al suo centro diventerà così grande che si verificherà una fusione incontrollata e la stella esploderà in una supernova termonucleare.

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