Orbite planetesimali attorno a una nana bianca. Inizialmente, ogni planetesimo ha un’orbita circolare, prograda. L’impulso forma un disco eccentrico di detriti con orbite prograde (blu) e retrograde (arancione). Crediti: Steven Burrows/Madigan
Le nane bianche, stelle di massa simile a quella del Sole pur avendo dimensioni simili a quelle della Terra, sono molto comuni nella nostra galassia, in quanto rappresentano la fase finale della maggior parte delle stelle. Si stima, infatti, che il 97 per cento delle stelle che accendono la Via Lattea siano nane bianche. Sono tutt’altro che piccole stelle evanescenti, poiché la forte attrazione gravitazionale esercitata dalla loro massa compatta attira e disintegra tutto ciò che si avvicina a esse, inquinando la loro superficie.
La composizione chimica di questi resti stellari è rimasta per anni un enigma, ma uno studio guidato da ricercatori dell’University of Colorado Boulder, negli Stati Uniti, e pubblicato su The Astrophysical Journal Letters lo scorso 23 aprile, potrebbe aver trovato risposta ad alcuni interrogativi. Silicio, magnesio e calcio: sono alcuni degli elementi pesanti rilevati sulla superficie di molti di questi oggetti compatti. «Questi metalli pesanti dovrebbero affondare molto rapidamente verso il nucleo», spiega Tatsuya Akiba, primo autore dello studio. «Quindi, non dovremmo rilevare metalli sulla superficie di una nana bianca, a meno che la nana bianca non stia mangiando attivamente qualcosa.»
Le nane bianche si nutrono di planetesimi (piccoli corpi di roccia e metallo), asteroidi, comete e persino pianeti. Le complessità di questo processo di attrazione gravitazionale devono ancora essere pienamente esplorate, tuttavia, secondo gli autori, la chiave per risolvere il mistero della composizione metallica della superficie di una nana bianca si potrebbe celare proprio in questo comportamento.
Utilizzando simulazioni al computer, i ricercatori hanno così ricostruito l’interazione gravitazionale di una nana bianca in formazione aggiungendo un impulso iniziale – causato da una perdita di massa asimmetrica – tale da alterare il suo movimento e la dinamica dei materiali circostanti presenti. «Le simulazioni ci aiutano a capire le dinamiche di diversi oggetti astrofisici», spiega Akiba. «In quella da noi realizzata, abbiamo lanciato un mucchio di asteroidi e comete intorno alla nana bianca, che è significativamente più grande, per osservare come si evolve la simulazione e quale di questi asteroidi e comete viene catturato dall’evento di accrescimento». Nell’80 per cento dei casi simulati, è stato osservato che, a seguito dell’impulso, le orbite di comete e asteroidi entro un intervallo da 30 a 240 unità astronomiche dalla nana bianca – la distanza di Nettuno dal Sole e oltre – si sono allungate e allineate. Inoltre, circa il 40 per cento dei planetesimi successivamente dissolti possedevano orbite retrogade.
Le dinamiche della nana bianca sono state simulate per una durata di 100 milioni di anni, periodo al termine del quale i planetesimi più vicini presentavano ancora delle orbite allungate e si muovevano come un’unità coerente: un risultato mai visto prima. «Questo è qualcosa che penso sia unico nella nostra teoria: possiamo spiegare perché gli eventi di accrescimento siano così duraturi», sottolinea Ann-Marie Madigan, co-autrice dello studio. «Gli altri meccanismi possono spiegare l’evento di accrescimento originario, mentre le nostre simulazioni con l’impulso generato durante la formazione mostrano perché l’accrescimento accada ancora centinaia di milioni di anni dopo».
Il risultato spiegherebbe, dunque, perché i metalli pesanti si trovano sulla superficie di una nana bianca, poiché la nana bianca continua sempre a consumare oggetti più piccoli che si imbattono nel suo percorso. «La stragrande maggioranza dei pianeti dell’universo finirà per orbitare attorno a una nana bianca», ricorda Madigan. «Forse il 50 per cento di questi sistemi verrà inglobato dalla propria stella, compreso il nostro Sistema solare. Ora, abbiamo un meccanismo che spiega come questo possa accadere».
Studiare le interazioni tra stelle come le nane bianche con gli altri corpi celesti aiuta a far luce sulle origini e la futura evoluzione del nostro Sistema solare e a scoprire la chimica coinvolta in questi processi, conclude Selah McIntyre, anch’essa coautrice dello studio: «Le nane bianche non sono solo una lente nel passato. Sono anche una specie di lente nel futuro».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Tidal Disruption of Planetesimals from an Eccentric Debris Disk Following a White Dwarf Natal Kick” di Tatsuya Akiba, Selah McIntyre e Ann-Marie Madigan