Immagine artistica del satellite FUSE (lanciato nel giugno del 1999), la prima missione interamente gestita da un’università. Il satellite, infatti, è stato sviluppato per la NASA dal Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University che ha curato ogni aspetto del progetto,dallo sviluppo alle fasi operative della missione. (NASA)Grazie alle osservazioni del satellite FUSE è stata misurata la temperatura della nana bianca KPD0005+5106, che è talmente elevata che la sua fotosfera mostra righe di emissione nello spettro ultravioletto, un fenomeno osservato per la prima volta.Le nane bianche sono stelle di piccole dimensioni (paragonabili a quelle terrestri), con una bassa luminosità ed con una massa paragonabile a quella solare; sono inoltre molto compatti con una densità di circa un milione di grammi per centimetro cubo. La prima nana bianca fu scoperta nel 1862 da Alvan Clark in orbita intorno alla stella Sirio ed è conosciuta come Sirio B mentre il termine nana bianca fu coniato molti anni più tardi, nel 1922, da Willen Luyten. Secondo le conoscenze oramai abbastanza consolidate della fisica stellare, le nane bianche costituiscono l’ultima fase dell’evoluzione delle stelle di piccola massa; dopo aver concluso la fase di sequenza principale e le fasi di instabilità ad essa successive, esse sono soggette ad una forte perdita di massa espellendo gli strati esterni sotto forma di nebulosa planetaria e lasciando solo i propri nuclei inerti che vanno a costituire le nane bianche. Rispetto a quello che avviene in altre stelle nel loro nucleo non avviene nessuna reazione di fusione nucleare e quindi non hanno una fonte di energia che sia in grado di contrastare il collasso gravitazionale; l’unica forza che si oppone a questo processo è la pressione degli elettroni degeneri. Le conoscenze relative alla materia degenere impongono un limite alla massa di una nana bianca, noto come limite di Chandrasekhar (1,46 masse solari), in omaggio all’astrofisico Subrahmanyan Chandrasekhar, studioso di evoluzione stellare, vincitore nel 1983 del premio Nobel per la fisica, che lo ha proposto. Superata tale massa, infatti, la gravità prevale sulla pressione e l’astro non può che continuare la sua contrazione. Al momento della loro formazione, le nane bianche possiedono un’alta temperatura la quale diminuisce gradualmente a causa dell’irraggiamento dell’energia termica sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. Tale raffreddamento porta la stella a diventare sempre più scura, fino allo stadio di nana nera invisibile. Quello qui illustrato è solo un modello teorico in quanto, fino ad oggi, non è mai stata scoperta una nana nera; gli astronomi ritengono pertanto che il tempo previsto per il raffreddamento di una nana bianca sia di gran lunga superiore all’età dell’Universo che, secondo le più recenti stime è di circa 13,7 miliardi di anni. Durante la transizione da stella a nana bianca, l’oggetto aumenta molto la sua temperatura superficiale, che può raggiungere valori di 100 000 K. Simili temperature, ed anche con valori più alti, sono previste dale teorie sull’evoluzione stellare ma è bassa la probabilità di osservare una nana bianca in tale fase evolutiva in quanto quest'ultima è di breve durata.Nel 1985 gli astronomi hanno scoperto una nana bianca (che è stata catalogata con la sigla KPD 0005+5106) e sin da allora ha attirato le attenzioni della comunità scientifica poiché gli spettri ottici ottenuti con telescopi terrestri evidenziavano un valore molto elevato di temperatura. Si scoprì inoltre che la stella apparteneva ad una rara classe di nane bianche caratterizzate dall’avere delle atmosfere dominate dall’elio. Un’attenta analisi di questi spettri, ai quali vennero aggiunte le osservazioni nell’ultravioletto ottenute con l'Hubble Space Telescope (HST), portarono alla conclusione che la KPD 0005+5106 avesse una temperatura di 120 000 K, un valore che la rendeva la più calda della sua classe. Recentemente, un gruppo di ricercatori coordinati da K. Werner dell’Università di Tübingen(Germania), è tornato a studiare la KPD 0005+5106 presentando i risultati del loro studio pubblicato sulla rivista internazionale Astronomy & Astrophysics (492-3, L43; 2008); in questo articolo si riportano le osservazioni nel lontano ultravioletto della KPD 0005+5106, compiute con il satellite Far-Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) della NASA. Grazie al FUSE, le osservazioni si sono estese nello spettro di lunghezze d’onda del lontano ultravioletto non accessibile all’HST. Il FUSE, tra il 1999 e il 2007, ha effettuato un gran numero di osservazioni dellaKPD 0005+5106 poiché è stata utilizzata per calibrare il satellite stesso; questo ha permesso ai ricercatori di avere una mole di osservazioni di ottima qualità a disposizione per le loro ricerche. I dati del satellite hanno permesso di osservare delle righe di emissione nella parte ultravioletta dello spettro che derivano da atomi di calcio ionizzati nove volte (in simboli, Ca X, ovvero un atomo di calcio privo di 9 elettroni): quello osservato è il livello di ionizzazione più alto mai scoperto fino ad oggi nello spettro della fotosfera di una stella. Gli scienziati hanno elaborato un modello di atmosfera stellare che ha permesso di confermare l’origine fotosferica di tale emissione; la stessa analisi dimostra che la temperatura, affinché sia possibile la presenza delle righe registrate, deve arrivare a 200 000 K ; questo valore rappresenta una temperatura record, mai misurata prima.Nonostante la teoria preveda l’esistenza di nane bianche così calde, in realtà l’abbondanza misurata del calcio (1-10 volte quella del Sole) insieme ad un’atmosfera ricca di elio, rappresenta una composizione chimica superficiale che non è prevista dai modelli di evoluzione stellare. Ancora una volta, la natura lancia una sfida agli astrofisici teorici che si occupano dell’evoluzione delle stelle.
Ultimo aggiornamento Domenica 26 Aprile 2009 21:11
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