Gli astronomi dell’Università di Warwick hanno dimostrato che le nane bianche possono emettere luce in una varietà di colori; tra queste, è stata individuata la prima stella che, all’occhio umano, apparirebbe di colore verde. Per la maggior parte delle stelle, il colore è un indicatore della temperatura: quelle più fredde appaiono arancioni, stelle simili al nostro Sole appaiono bianche, mentre le più calde emettono una luce azzurro pallido – un fenomeno analogo a quello di un pezzo di ferro in una fucina che, riscaldandosi, passa dal rosso all’arancione, fino a diventare incandescente. Si riteneva che anche le nane bianche – i densi residui che rimangono quando stelle simili al Sole giungono al termine del loro ciclo vitale – seguissero questa stessa regola. Il loro nome deriva dal fatto che i primi esemplari scoperti erano estremamente caldi e apparivano di colore bianco o azzurro pallido.
Ma l’arancione, il bianco e l’azzurro sono davvero gli unici colori che una stella può assumere nel cielo notturno? La risposta, secondo una nuova ricerca condotta dall’Università di Warwick, è “no“. Lo studio, pubblicato sulla rivista RAS Techniques and Instruments, rivela che, se potessimo osservarle da vicino, alcune nane bianche apparirebbero di colori come il verde, il rosa, il ciano, il giallo e il viola. “La maggior parte delle stelle, incluse gran parte delle nane bianche, si comporta come un ‘radiatore perfetto’: il loro colore è quindi determinato quasi esclusivamente dalla temperatura. Tuttavia, nessuno aveva mai approfondito quali altre possibilità potessero esistere per le nane bianche“, ha spiegato il Dottor Mark Hollands, ricercatore presso il gruppo di Astronomia e Astrofisica dell’Università di Warwick e autore principale dello studio. “È emerso che queste stelle, incredibilmente dense, possono produrre colori del tutto inaspettati; alcuni di essi mi hanno davvero sorpreso”.
Perché le nane bianche infrangono la regola
Il segreto risiede nella densità. Le atmosfere delle nane bianche più fredde possono raggiungere una densità di circa 1 grammo per centimetro cubo – all’incirca la densità dell’acqua, ma milioni di volte superiore a quella della fotosfera solare. In tali condizioni, eventuali elementi in tracce presenti – come carbonio, calcio o sodio – interagiscono con il denso plasma di elio circostante, assorbendo la luce su uno spettro di colori molto più ampio rispetto a quanto avverrebbe a densità inferiori. Questo processo sposta il colore della stella, allontanandolo dalle tonalità arancioni, bianche o azzurre tipiche di un “radiatore perfetto”.
Nessuna nana bianca è abbastanza vicina da permettere di osservarne direttamente il colore; per questo, il team lo ha calcolato a partire da dati che gli astronomi raccolgono abitualmente: lo spettro di una stella, ovvero l’”impronta digitale” che si ottiene scomponendo la luce stellare in base alla lunghezza d’onda, in modo analogo a come un prisma scompone la luce solare in un arcobaleno. Elaborando questi spettri attraverso un modello della visione cromatica umana, i ricercatori hanno determinato quale colore assumerebbe la luce di ciascuna stella agli occhi di un osservatore. Ciò dimostra quanto uno spettro possa rivelare: non solo la temperatura o la composizione chimica di una stella, ma anche il suo colore reale.
Un colore a scelta
Applicando questo metodo alle nane bianche presenti nel cielo, il team ha scoperto che i loro colori si suddividono in gruppi distinti, ciascuno dei quali è legato alla composizione dell’atmosfera stellare. Le nane bianche ricche di carbonio appaiono solitamente rosa o viola, mentre quelle che contengono detriti di asteroidi e comete – i resti di antichi sistemi planetari – tendono al giallo. Le nane bianche più fredde, dotate di un’atmosfera composta da una miscela di idrogeno ed elio, assumono spesso una tonalità ciano o azzurro pallido, causata dalle collisioni tra molecole di idrogeno e atomi di elio all’interno delle loro atmosfere estremamente dense.
La prima stella verde
L’esempio più sorprendente è WD J1330+6435: con una temperatura di circa 4.000°C, questa stella ha accumulato materiale roccioso proveniente dal proprio sistema planetario. Tale processo ha arricchito la sua atmosfera di calcio, litio e sodio, conferendole, secondo i modelli del team, una colorazione verde-giallastra (verde chartreuse). Per quanto ne sappiano i ricercatori, nessun’altra stella – viva o morta – è mai stata descritta in modo attendibile come verde; si tratta dunque della prima stella autenticamente verde nota nella galassia. Hollands ha aggiunto: “le tracce di sodio nell’atmosfera di questa nana bianca assorbono la componente arancione dello spettro, lasciando trasparire un bagliore verde spettrale. Immaginate di trovarvi su un pianeta e di guardare verso l’alto, osservando una stella verde: sembra qualcosa uscito dalla fantascienza”.
La stella più rossa mai registrata
All’estremo opposto, il team ha individuato quella che potrebbe essere la stella più rossa mai registrata. WD J1011+2845, una nana bianca situata nelle vicinanze – a soli 48 anni luce dalla Terra – possiede una profonda zona convettiva che ha trasportato il carbonio dal nucleo verso la superficie. Le molecole di carbonio che ne derivano alterano la luce della stella in modo così marcato da concentrare quasi tutta l’emissione su lunghezze d’onda superiori ai 600 nanometri; ciò genera una tonalità rosa salmone intenso, un fenomeno che non trova riscontro nelle stelle comuni.
In media, il colore rimane bianco
Il team ha inoltre esaminato un campione rappresentativo, costituito da 151 nane bianche situate entro 20 parsec (circa 65 anni luce) dalla Terra. Cinque di esse presentavano una colorazione insolita: due apparivano gialle e tre rosa. Ciò suggerisce che, nell’Universo, circa una nana bianca su 30 emetta una luce dal colore inconsueto. Per i restanti 146, il team ha misurato la temperatura di colore, un parametro che confronta la tonalità di un oggetto con quella di un radiatore ideale e che viene comunemente utilizzato per descrivere le lampadine (ad esempio, “bianco caldo” a 3.000 K o “bianco freddo” a 6.000 K).
La temperatura di colore mediana del campione è risultata pari a circa 6.800 kelvin, una tonalità che noi percepiamo come bianca. Ciò smentisce un’errata convinzione, piuttosto diffusa in astronomia, secondo cui le nane bianche sarebbero tipicamente di colore blu: le nane bianche più calde e tendenti al blu sono infatti più luminose e visibili da distanze maggiori; di conseguenza, risultano sovrarappresentate nelle indagini che si basano esclusivamente sulla luminosità.
Il Professor Boris Gänsicke, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick, ha dichiarato: “una su 30 potrebbe non sembrare una proporzione elevata, ma se consideriamo l’intera popolazione di nane bianche nell’Universo, si tratta comunque di un gran numero di stelle dal colore insolito. Eppure, calcolando il valore mediano all’interno di un campione rappresentativo, abbiamo scoperto che, in media, una nana bianca è effettivamente bianca”.
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