Otto nuove nane bianche super calde

Le stelle con temperature effettive sopra i 100mila gradi sono molto rare

La nebulosa planetaria NGC 7293 con al centro una caldissima pre-nana bianca. L'immagine ultravioletta dall'archivio GALEX (NASA, PIA15658)

Anche l‘astronomia ha i suoi record, solitamente in termini di distanza e dimensioni. Anche le temperature estreme rivestono un certo interesse, quindi la scoperta di oggetti estremamente freddi o caldi serve ad arricchire la lista. Conoscere i casi estremi, tuttavia, non ha solo fini statistici, ma aiuta a stabilire limiti all’interno di una certa classe di oggetti e perfezionare i modelli descrittivi.

Trovate per caso

Un gruppo internazionale di astronomi, per serendipità, ha scoperto otto delle stelle più calde conosciute mediante i dati raccolti dal Southern African Large Telescope (SALT), uno dei telescopi più grandi con il suo specchio di 10 x 11m.  L’indagine puntava all’osservazione delle stelle subnane ricche di elio (He-sd) nell’intervallo di temperatura effettiva da circa 30.000 a ben oltre 60.000 K, classificandone più di 300, ma ha permesso di identificare pure nane bianche (WD) e pre-nane bianche(PWD).

Gli astronomi ritengono che le He-sd formino una popolazione distinta dalle subnane ricche d’idrogeno, con storie di evoluzione chiaramente diverse. La maggior parte, probabilmente, è il risultato di fusioni tra nane bianche doppie di piccola massa. L’indagine SALT sulle He-sd era destinata a esplorare percorsi evolutivi tra gruppi di stelle molto evolute, quindi è stata una vera sorpresa trovare le 8 nuove stelle caldissime in tale campione, una delle quali ancora circondata da una nebulosa planetaria.

Un’immagine ESO/Dss2 centrata sulla stella O(H) SALT J203959.5-034117 (J2039). (Tom Watts (AOP), STScINASA, DES)

Complice l’emissione dell’elio

La presenza di emissione centrale nell’He nella linea 4686 Å nel campione ha indotto gli astronomi a studiare meglio alcune di esse, sospettando che potessero essere nane bianche molto calde, comprese le rare stelle PG1159 (una sessantina quelle conosciute) e le nane bianche DO. Il numero di nane bianche DO conosciute è di circa 160, ma le DO calde, cioè quelle che non presentano righe neutre dell’elio, cioè con temperature effettive di 100mila K e superiori, sono piuttosto rare.

Entrambe le classi includono nane bianche massicce provenienti dal ramo delle giganti asintotiche (AGB) e dirette verso la sequenza delle nane bianche in  fase di stabilizzazione. Per gli esperti, le PG1159 sono il risultato di un impulso termico tardivo di una stella post-AGB o una nana bianca, ma anche precursori delle nane bianche DO o DA, quando trattengono un po’ d’idrogeno nel loro involucro. Queste classi includono alcune delle stelle WD più calde conosciute.

Il diagramma H-R con indicate le varie classi stellari. Le nane bianche, oggetti piccoli ma con temperature elevate, occupano la regione in basso a sinistra. Si noti come in maggioranza abbiano temperature sotto i 30mila gradi. (Wikimedia Commons)

Lo stadio finale di stelle come il Sole

Questi oggetti rappresentano, infatti, lo stadio finale dell’evoluzione di stelle con massa inferiore a 8 volte il Sole. Hanno all’incirca le dimensioni della Terra ma contengono circa la stessa massa della nostra stella. Sono gli oggetti più densi conosciuti formati da materia normale, benché in uno stato detto degenere. Le PWDsono alcune volte più grandi ma tenderanno a comprimersi per diventare WD entro alcuni millenni. Semplificando, possiamo dire che sono i nuclei stellari inerti di giganti rosse, messi a nudo dopo essersi liberati degli strati esterni. Quando le troviamo al centro di giovani nebulose planetarie, sono più propriamente definite Nuclei di Nebulose Planetarie (PNN).

Posizioni delle due nuove stelle O(H) (simboli rossi) nel diagramma di Kiel insieme ad altri oggetti di questa classe.
(Tratto da C S Jeffery et al. MNRAS, Volume 519, Issue 2, February 2023, Pages 2321–2330)

Appena otto tra molte

Le otto stelle sono nello specifico: due pulsanti (o variabili) PG1159 con caratteristiche alle GW Virginis. Una nana bianca DO è la più calda della sua categoria, tre O(He), e due stelle O(H). Delle due O(H) una è al centro di una nebulosa planetaria con un diametro di un anno luce, mentre l’altra è “nuda” e più calda. Tutte queste stelle sono in una fase avanzata del loro ciclo e sono prossime alla fine della loro vita come WD. Le nane bianche sono di per sé caldissime e si raffreddano molto lentamente, impiegando milioni di anni per perdere pochi gradi Kelvin e decine di miliardi per raffreddarsi completamente. Quelle trovate e descritte nello studio pubblicato su MNRAS sono, tuttavia, più calde rispetto la media.

Le stelle con temperature effettive di 100.000 gradi Celsius o superiori sono incredibilmente rare. È stata una vera sorpresa trovare così tante di queste stelle nella nostra indagine. Queste scoperte aiuteranno ad aumentare la nostra comprensione delle ultime fasi dell’evoluzione stellare e dimostrano che SALT è un telescopio fantastico per il nostro progetto. È stato entusiasmante lavorare con un team esperto, che ha consentito collettivamente la scoperta delle stelle, l’analisi delle loro atmosfere, la scoperta delle pulsazioni e di una nebulosa in un brevissimo lasso di tempo“, ha dichiarato il primo autore dello studio, Simon Jeffery dell’Armagh Observatory and Planetarium.

Incrementare il censimento di tutte le classi è essenziale per sviluppare un quadro dettagliato delle ultime fasi dell’evoluzione stellare delle stelle di tipo solare.

Iscriviti alla newsletter

Email: accetto non accetto
Informazioni su Giuseppe Donatiello 310 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.