Atmosfere al carbonio

Alle ormai innumerevoli scoperte che gli astronomi hanno potuto compiere grazie alla Sloan Digital Sky Survey (SDSS) bisogna aggiungerne un’altra. Questa volta non sono i cosmologi a ringraziare, ma gli astrofisici che si occupano di evoluzione stellare e la scoperta riguarda lo stadio estremo delle stelle di piccola massa, quello di nana bianca.

Già nel 2003 alcune tra le 10 mila nuove nane bianche messe allo scoperto dalla SDSS avevano attirato l’attenzione degli astrofisici. Qualche dozzina di esse, infatti, aveva mostrato di possedere un’atmosfera differente da quella solitamente osservata in tali astri e per questo motivo si era introdotta un’apposita tipologia, quelle delle nane bianche di tipo “SQ”. La loro atmosfera non si presentava come la classica mistura di idrogeno ed elio, ma era caratterizzata da un’anomala abbondanza di carbonio.

Per giustificare questa presenza si era ipotizzato una sorta di occasionale meccanismo di convezione in grado di trascinare verso la superficie parte dei materiali sottostanti, ma uno studio pubblicato sull’ultimo numero di Nature propone un’ipotesi ancora più radicale. Patrick Dufour e James Liebert (University of Arizona) assieme ai loro collaboratori dell’Università di Montreal e dell’Osservatorio di Parigi sostengono infatti che queste stelle con atmosfera al carbonio potrebbero essere in realtà gli stadi finali dell’evoluzione di stelle con masse pari a circa 10 masse solari.

Secondo i ricercatori, insomma, sarebbe l’evoluzione stellare che porterebbe alla nascita di queste nane bianche di puro carbonio. Man mano che la stella - liberatasi ormai dall’idrogeno rimasto e giunta al capolinea della sua esistenza - si raffredda, la gravità separa le ceneri delle reazioni nucleari che hanno alimentato la sua fornace e forma gusci concentrici di ossigeno e carbonio avvolti da un sottilissimo strato di elio.

A temperature tra i 18 mila e i 23 mila gradi il guscio di elio viene facilmente diluito dal rimescolamento dovuto ai moti convettivi che coinvolgono il carbonio sottostante. In questo modo è proprio il carbonio che diventa l’elemento più abbondante del guscio più esterno. L’ossigeno e gli altri eventuali elementi non vengono coinvolti nel processo perchè sono ormai sprofondati verso la regione più interna della nana bianca.

Secondo i correnti modelli di evoluzione stellare, però, la massa prevista per queste particolari stelle potrebbe già essere sufficiente a innescare l’esplosione di supernova e dunque si tratta ora di capire che cosa possa spingere una stella in una direzione piuttosto che nell’altra. E non sarà impresa facile.

Fonte: Coelum

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