Un giorno - probabilmente tra miliardi di anni - il nostro sole morirà. Ciò che accade esattamente al sole alla fine della sua lunga vita, tuttavia, è stato a lungo oggetto di dibattito. Nuove osservazioni riportate in uno studio sulla rivista Nature rivelano che la maggior parte delle stelle, incluso il sole, si trasformeranno probabilmente in giganteschi cristalli spaziali delle dimensioni della Terra che segneranno il punto in cui un tempo si trovava il nostro sistema solare.
La scoperta viene dal Gaia Space Telescope dell'Agenzia spaziale europea, che ha esaminato da vicino il colore e la luminosità di 15.000 resti di stelle noti come nane bianche entro circa 300 anni luce dalla Terra. Cinquant'anni fa gli astronomi avevano predetto per la prima volta che, alla fine della vita di una nana bianca, si sarebbe raffreddato abbastanza da passare da un liquido a un solido e cristallizzarsi, ma non avevano prove. Questo nuovo studio fornisce la prima prova osservativa che i resti delle stelle si raffreddano davvero in sfere da discoteca cosmiche.
In effetti, l'autore principale e astronomo Pier-Emmanuel Tremblay dell'Università di Warwick dice a Deborah Netburn del Los Angeles Times che la maggior parte delle stelle nell'universo conosciuto finirà per cristallizzare.
"Tra decine di miliardi di anni, l'universo sarà in gran parte costituito da sfere di cristallo denso", dice. "In futuro, questi oggetti saranno completamente dominanti."
Quindi, cos'è un nano bianco? Fondamentalmente, è una delle fasi finali della vita di una stella. Le stelle di medie dimensioni alimentano la loro esistenza fondendo l'idrogeno nell'elio nei loro nuclei surriscaldati. L'energia e la pressione rilasciate da quelle reazioni nucleari generano calore e pressione esterna per mantenere stabile la stella. Alla fine, tuttavia, le stelle di piccole e medie dimensioni - definite come qualsiasi cosa con una massa inferiore a circa 8 volte la massa del nostro sole - convertiranno la maggior parte del loro idrogeno in elio. La pressione di queste reazioni non sarà in grado di superare la forza di gravità dal nucleo della stella. La stella inizierà quindi a collassare su se stessa, quindi inizierà a riscaldarsi di nuovo e inizierà a fondere il suo ultimo idrogeno residuo fuori dal nucleo in un guscio ardente che fa sì che la stella si espanda in modo massiccio in un gigante rosso. Che diventerà abbastanza caldo da fondere il suo nucleo di elio negli elementi più pesanti ossigeno e carbonio. Dopodiché, farà esplodere i suoi strati esterni e ciò che rimane è una nana bianca, o il nucleo esaurito della stella che rallenterà per diversi miliardi di anni.
Secondo Netburn, se le nane bianche si fossero semplicemente raffreddate nel tempo e non si fossero trasformate in cristalli, le stelle avrebbero cambiato colore e perso luminosità in un percorso regolare e prevedibile, passando dal blu all'arancione al rosso mentre si raffreddavano.
Ma i dati del telescopio Gaia hanno mostrato che molti nani bianchi hanno smesso di raffreddarsi per milioni e talvolta miliardi di anni invece di seguire quel percorso prevedibile e invece, hanno rilasciato energia. La spiegazione più ragionevole è che durante quel periodo di tempo il nano bianco si sta cristallizzando, un processo che emette energia.
"Abbiamo visto un ammasso di nane bianche di determinati colori e luminosità che altrimenti non sarebbero state collegate tra loro in termini di evoluzione", afferma Pier-Emmanuel in un comunicato stampa. "Ci siamo resi conto che questa non era una popolazione distinta di nane bianche, ma l'effetto del raffreddamento e della cristallizzazione previsto 50 anni fa."
Alcuni ricercatori credevano che se le nane bianche si cristallizzassero, l'energia emessa dal processo sarebbe troppo piccola per essere rilevata dagli astronomi. Ma non è così, e l'energia emessa durante il processo è nella parte superiore delle previsioni. In un altro comunicato stampa, Tremblay afferma che probabilmente ha a che fare con la composizione dei nani.
“Non solo abbiamo prove del rilascio di calore dopo la solidificazione, ma è necessario un considerevole più rilascio di energia per spiegare le osservazioni. Riteniamo che ciò sia dovuto prima all'ossigeno che si cristallizza e poi sprofonda nel nucleo, un processo simile alla sedimentazione su un letto del fiume sulla Terra ", afferma. "Questo spingerà il carbonio verso l'alto e quella separazione rilascerà energia gravitazionale."
Pur sapendo che queste stelle diventano sfere di cristallo è piuttosto interessante, ha ramificazioni pratiche per gli astronomi. Poiché i nani bianchi erano noti per raffreddarsi a un ritmo costante, sono spesso usati per uscire con ammassi stellari. Ma la velocità con cui un nano bianco cristallizza dipende dalla sua massa, con stelle più grandi che attraversano il processo di cristallizzazione dopo un miliardo di anni mentre stelle più piccole potrebbero impiegare miliardi di anni in più per iniziare la cristallizzazione. I ricercatori affermano che devono creare modelli migliori di come queste stelle si cristallizzano al fine di usarle per datare meglio i gruppi di stelle.
La Terra ha ancora un po 'di tempo prima che il Sole si trasformi in un enorme lampadario astronomico. Si stima che ci vorranno circa 5 miliardi di anni prima che bruci dal suo combustibile e diventi un nano bianco, e ci vorranno altri 5 miliardi di anni per rinfrescarsi e cristallizzarsi.
