Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” riporta uno studio su una nana bianca fuori dal normale catalogata come WD J055134.612+413531.09, abbreviato in WD J0551+4135. Un team di astronomi coordinato dall’Università britannica di Warwick ha esaminato le caratteristiche di questa nana bianca usando dati raccolti dalla sonda spaziale Gaia e dell’ESA e dal Telescopio William Herschel concludendo che la particolare composizione chimica della sua atmosfera indica che si tratta del risultato della fusione di due nane bianche di massa media. WD J0551+4135 ha una massa leggermente superiore a quella del Sole, notevole per quel tipo di oggetto al punto da essere definita una nana bianca ultramassiccia. Se avesse una massa un po’ superiore probabilmente sarebbe esplosa in una supernova in seguito alla fusione.

Durante la fase di gigante rossa, una stella perde i suoi strati esterni, che vengono espulsi nello spazio interstellare. La conseguenza è che ciò che collassa ha una massa decisamente inferiore a quella della stella progenitore, infatti le nane bianche conosciute hanno generalmente una massa attorno al 60% di quella del Sole. Le nane rosse, che hanno già in partenza una massa che può essere solo una frazione di quella del Sole, consumano il loro idrogeno molto lentamente perciò le più antiche stelle di quella categoria non hanno ancora terminato la loro normale esistenza. Le nane bianche esistenti sono i resti di stelle simili al Sole o poco meno massicce.

Distante circa 150 anni luce dalla Terra, la nana bianca WD J0551+4135 è stata scoperta dalla sonda spaziale Gaia nel corso delle sue osservazioni del cielo. Alcune nane bianche che sono risultate particolarmente massicce nella Data Release 2 pubblicata il 25 aprile 2018 sono diventate oggetto di osservazioni mirate con il Telescopio William Herschel alle Canarie. L’analisi spettroscopica possibile con questo strumento ha permesso di identificare la composizione chimica dell’atmosfera di WD J0551+4135, che è risultata anch’essa fuori dal normale per l’elevato livello di carbonio presente.

Il dottor Mark Hollands del Dipartimento di fisica dell’Università di Warwick, autore principale dell’articolo, ha dichiarato che la nana bianca WD J0551+4135 è qualcosa che lui e i suoi colleghi non avevano mai visto prima. Ha spiegato che ci si può aspettare di vedere uno strato esterno di idrogeno, a volte mescolato con elio, o solo un misto di elio e carbonio. Non ci si aspetta di vedere una combinazione di idrogeno e carbonio allo stesso tempo perché ci dovrebbe essere uno spesso strato di elio tra di essi. Quando hanno guardato quest’oggetto, non aveva senso.

L’indagine compiuta dagli astronomi ha preso in considerazione anche l’età della nana bianca WD J0551+4135. Le nane bianche più antiche della Via Lattea orbitano più velocemente di quelle più giovani e questa è più veloce di quasi tutte le nane bianche vicine che sembrano avere la stessa età, che viene calcolata tramite il livello di raffreddamento, il che suggerisce che essa sia più vecchia di quanto sembri.

Gli astronomi hanno messo assieme dati che sembrano non avere senso e hanno concluso che l’unico modo per spiegare le caratteristiche della nana bianca WD J0551+4135 è che si tratti del frutto della fusione di due nane bianche di massa media. Ciò spiega perché si tratti di una nana bianca ultramassiccia e perché il suo strato esterno sia una combinazione di due possibilità diverse. Spiega anche perché sembra più giovane dato che la fusione di due nane bianche fa ripartire il raffreddamento di quella risultante.

Le caratteristiche anomale della nana bianca WD J0551+4135 rendono difficile stimarne l’età. Probabilmente la fusione è avvenuta circa 1,3 miliardi di anni fa ma le nane bianche originali potevano essere già vecchie di miliardi di anni. La stima è resa difficile anche dal fatto che conosciamo poche nane bianche frutto di una fusione e questa è la prima identificata grazie alla sua composizione. Il dottor Mark Hollands ha spiegato che ci sono poche nane bianche così massicce ma ce ne sono più del previsto e ciò implica che alcune di esse si sono probabilmente formate da fusioni. Ha anche accennato alla possibilità di utilizzare la tecnica dell’astrosismologia per conoscere la composizione del nucleo della nana bianca dalle sue pulsazioni. Ciò costituirebbe un metodo indipendente per confermare che si sia formata da una fusione.

Un altro motivo di interesse nei confronti della nana bianca WD J0551+4135 è che la sua massa è vicina al limite teorico oltre il quale la fusione l’avrebbe portata a esplodere in una supernova. Infatti, la sua massa è circa 1,14 volte quella del Sole mentre il limite calcolato è di 1,4 volte la massa del Sole. Trovare nane bianche ultramassicce aiuta a verificare che quel limite sia stato calcolato correttamente. Di conseguenza, si tratta di studi che aiutano a capire meglio le nane bianche e quindi cosa succederà anche al Sole fra alcuni miliardi di anni.