Brilla di verde chartreuse, completamente naturale proprio come il noto liquore francese, la nana bianca WD J1330+6435. A darle questo colore, però, non sono erbe, fiori, radici o spezie, ma un’atmosfera ricca di calcio, litio e sodio – elementi che la stella avrebbe rubato al proprio sistema planetario, opportunamente stimolati dai 4000 gradi della sua fotosfera. Secondo un nuovo studio dell’Università di Warwick, però, se ne potrebbero vedere di tutti i colori, di nane bianche. Rosa, viola, giallo, ma anche azzurro e verde. Colori che le comuni stelle non possono assumere e che, statisticamente, caratterizzerebbero una nana bianca su trenta. I risultati sono stati pubblicati ieri su RAS Techniques and Instruments.
Immagini simulate con colori realistici di nane bianche. Pannelli in alto a sinistra: Sirio B è la nana bianca più vicina al Sistema Solare, con un’atmosfera calda a base di idrogeno che le conferisce un colore azzurro pallido. WD J1147-7449 è invece tra le nane bianche vicine più fredde, il che le conferisce uno spettro privo di caratteristiche distintive e un aspetto arancione. Pannelli in alto a destra: gli involucri convettivi di queste nane bianche fredde hanno trasportato il carbonio dai loro nuclei verso le loro dense atmosfere dominate dall’elio, formando molecole di carbonio biatomiche che danno origine a varie sfumature di rosa. Pannelli in basso: l’accrescimento di detriti rocciosi provenienti dai sistemi planetari delle nane bianche arricchisce le loro fredde atmosfere di elio con elementi quali calcio, magnesio e sodio. Le diverse quantità e composizioni del materiale accresciuto e le temperature delle nane bianche consentono una vasta gamma di colori, compreso il verde. In realtà tutte le stelle sarebbero molti milioni di volte più luminose di quanto sia possibile mostrare sullo schermo. Crediti: Mark Hollands/Università di Warwick
Le stelle “normali”, quelle che si trovano nella sequenza principale, appaiono ai nostri occhi di un colore che dipende unicamente dalla temperatura della loro fotosfera. Gli astronomi le hanno divise in sette tipi spettrali, con colori che vanno dal bianco-blu nelle più calde, al giallo nelle stelle come il Sole, fino al rosso nelle stelle più fredde. Si pensava che anche le nane bianche, densi resti lasciati dalle stelle simili al Sole al termine della loro vita, seguissero la stessa regola. Devono il loro nome al fatto che i primi esemplari individuati erano sorprendentemente caldi e brillavano di luce bianca o azzurro pallido. Ma, secondo gli autori del nuovo studio, se potessimo osservarle da vicino, alcune brillerebbero di colori come il verde, il rosa, il ciano, il giallo e il viola.
«La maggior parte delle stelle, comprese quasi tutte le nane bianche, si comporta come un “radiatore perfetto”, perciò il loro colore dipende quasi interamente dalla temperatura. Ma nessuno aveva davvero approfondito quali altre possibilità potessero esistere per le nane bianche», spiega Mark Hollands, ricercatore del programma Warwick Prize Fellow nel gruppo di astronomia e astrofisica dell’Università di Warwick, primo autore dello studio. «A quanto pare, queste stelle incredibilmente dense possono produrre colori che nessuno si aspettava, e alcuni mi hanno davvero sorpreso».
In verità, nessuna nana bianca è abbastanza vicina alla Terra da consentirci di osservarne direttamente il colore, come facciamo con le altre stelle. Se in una notte serena guardiamo Betelgeuse, la famosa supergigante rossa nella costellazione di Orione, non avremo dubbi sul fatto che appare rossa. Per capire di che colore vedremmo una nana bianca, invece, bisogna partire dal suo spettro di luce. Così facendo, i ricercatori hanno scoperto che i colori di questi corpi celesti si distribuiscono in gruppi distinti, e che a creare le stranezze cromatiche sarebbe la loro atmosfera. O meglio, la sua densità. Le atmosfere delle nane bianche più fredde possono infatti raggiungere una densità di circa un grammo per centimetro cubo, paragonabile a quella dell’acqua e milioni di volte superiore a quella della fotosfera del Sole, ad esempio. In queste condizioni, gli elementi chimici presenti – anche se soltanto in tracce –, come carbonio, calcio e sodio, interagiscono con il plasma denso di elio circostante e assorbono la luce in una gamma di colori più ampia rispetto a quanto accade a densità inferiori. Questo altera il colore della stella, allontanandolo dal bianco, dall’arancione e dall’azzurro tipici di un radiatore perfetto.
Stella verde: la fredda nana bianca WD J1330+6435 ha accumulato nella propria atmosfera materiale roccioso ricco di sodio proveniente dal proprio sistema planetario. L’immensa densità atmosferica fa sì che il sodio assorba la luce in un ampio intervallo di lunghezze d’onda gialle, arancioni e rosse, conferendo a WD J1330+6435 un aspetto spettrale di colore verde. Stella rosa: La nana bianca fredda WD J0902+2010 presenta una profonda zona di convezione all’interno del proprio involucro esterno dominato dall’elio. La zona di convezione ha raggiunto il nucleo della nana bianca, portando il carbonio interno in superficie e formando molecole di carbonio. Queste molecole di carbonio assorbono fortemente la luce in tutto lo spettro ottico, comprese le lunghezze d’onda blu, verdi e gialle, facendo sì che WD J0902+2010 appaia rosa all’occhio umano. Crediti: Mark A. Garlick/Università di Warwick
L’esempio più sorprendente è proprio WD J1330+6435, una nana bianca con una temperatura di circa 4000 gradi Celsius che ha accumulato materiale roccioso proveniente dal proprio sistema planetario. Questo processo ha arricchito la sua atmosfera di calcio, litio e sodio, conferendole, secondo i modelli elaborati dal gruppo, un aspetto verde chartreuse. A risultare determinante sarebbero, in particolare, le tracce di sodio, che assorbono la componente arancione dello spettro, lasciando passare quella verde-gialla. Per quanto ne sappiano i ricercatori, non è mai stata documentata in modo attendibile alcuna altra stella, viva o morta, che appaia verde. All’estremo opposto – non me ne vogliano i daltonici – si fa notare WD J1011+2845, la stella più rossa mai registrata. Si tratta di una nana bianca relativamente vicina, a soli 48 anni luce dalla Terra, che possiede una profonda zona convettiva che ha portato in superficie carbonio proveniente dal nucleo. Le molecole di carbonio così emerse sono in grado di concentrare tutta la luce stellare a lunghezze d’onda superiori a 600 nanometri, producendo un intenso bagliore rosa salmone, che non ha eguali tra le stelle ordinarie.
Terminiamo con un po’ di statistica, per non far passare l’idea che tutte le nane bianche là fuori siano, riprendendo il titolo dell’articolo scientifico, “any colour you like“. Analizzando un campione rappresentativo di 151 nane bianche locali vicine alla Terra (entro un raggio di circa 65 anni luce), i ricercatori ne hanno trovate solo cinque con una colorazione insolita: due gialle e tre rosa. Una frazione di circa una su trenta. Delle altre 146 stelle hanno misurato la temperatura di colore, trovando una mediana di circa 6800 K, una temperatura che l’occhio umano percepisce come luce bianca. E che corregge l’idea finora diffusa secondo cui le nane bianche siano generalmente di colore blu. Concludendo, nonostante gli autori ci tengano a sottolineare che il numero di nane bianche colorate nell’universo (considerata la numerosità di questi oggetti stellari) sia elevato, possiamo affermare, con una punta di sollievo, nomen omen.
Per saperne di più:
- Leggi su RAS Techniques and Instruments l’articolo “Any colour you like: the diverse chromaticities of white dwarfs“, di Mark A Hollands , Boris T Gänsicke , Pier-Emmanuel Tremblay e Detlev Koester