Il nostro sole può sembrare una palla eterna di gas ardente, ma un giorno morirà. Questo può sembrare un peccato, specialmente per tutto ciò che vivrà sulla Terra tra qualche miliardo di anni, ma c'è un lato positivo nel destino solare. Secondo una ricerca pubblicata sulla rivista Nature nel gennaio 2019, la nostra stella morta lascerà un'eredità scintillante e si trasformerà in un enorme cristallo. Questo non è il tipo di cristallo che troveresti in un lampadario medio, però.

Prima di iniziare a parlare di cristalli stellari di grandi dimensioni, dobbiamo prima capire come vivono e muoiono le stelle come il nostro sole.

Da gigante a nano

Il sole è alimentato dalla fusione nucleare. La sua enorme gravità schiaccia insieme gli atomi di idrogeno nel suo nucleo per creare elio, e le grandi quantità di energia rilasciate da questi processi di fusione spingono verso l'esterno, mantenendo un felice equilibrio. Finché c'è abbondanza di idrogeno che alimenta questo processo, il nucleo rimane all'incirca delle stesse dimensioni e temperatura (circa 15 milioni di Kelvin), produrre energia che si irradia in tutto il sistema solare, in ultima analisi, alimentando l'evoluzione della vita su un certo pianeta abitabile chiamato Terra. Questa fase di combustione dell'idrogeno dura il 90 percento della vita del nostro sole, un periodo di vita stellare noto come "sequenza principale". Attualmente siamo circa 4,5 miliardi di anni nei giorni della sequenza principale del nostro sole, ovvero circa a metà della sua vita.

Cosa succede quando l'idrogeno è esaurito? Le cose iniziano a diventare un po' folli, per usare un eufemismo. Senza la pressione verso l'esterno dell'energia creata dalla fusione dell'idrogeno, la gravità del sole travolge il nucleo, schiacciandolo in uno spazio più piccolo e aumentandone la temperatura di dieci volte. Va bene però; i nuclei di elio più pesanti inizieranno a fondersi insieme, creando ancora una volta la pressione verso l'esterno per mantenere l'equilibrio. Si prevede che ciò comincerà ad accadere tra circa 5 miliardi di anni, contrassegnato da un'improvvisa scarica di energia nota come "lampo di elio". Mentre l'elio si fonde, si formano carbonio e ossigeno e la temperatura del nucleo aumenta ancora.

Subito dopo, anche gli elementi più pesanti iniziano a fondersi, e il sole nel complesso sembrerà un po' peggio per l'usura. Comincerà a gonfiarsi, facendo esplodere lo spazio interplanetario con selvaggi venti solari che iniziano a strappare via i suoi strati superiori. Anche se il nostro sole non è abbastanza massiccio da esplodere come una supernova, esso volere trasformarsi in una stella gigante rossa, forse espandersi oltre l'orbita terrestre. E questo non va bene. Il nostro pianeta sarà tostato.

Dopo la morte della nostra stella, lascerà dietro di sé i sottili resti di plasma solare - creando una bellissima nebulosa planetaria arricchita con elementi pesanti di nuova formazione che andranno a creare la prossima generazione di stelle e pianeti - e nel suo nucleo ci sarà un residuo stellare caldo noto come Nana bianca, un piccolo, densa stella scintillante brillantemente, una testimonianza del sole che era al suo posto.

Le nane bianche possono sostenersi per miliardi di anni prima di spegnersi e spegnersi per sempre, ma questa non è la fine della storia. Utilizzando le osservazioni della missione europea Gaia, che sta attualmente effettuando misurazioni di precisione delle stelle in tutta la nostra galassia, i ricercatori dell'Università di Warwick nel Regno Unito sono incappati in un segreto della nana bianca che è rimasto nascosto.

Fino ad ora.

Il nano di cristallo

Subito dopo la formazione, le nane bianche sono estremamente calde, irradiando l'intensa energia che un tempo era contenuta nel nucleo della stella della sequenza principale che era venuta prima di loro. Nei miliardi di anni dopo la formazione, le nane bianche si raffreddano lentamente e, ad un certo punto, l'ossigeno e il carbonio che contengono attraverseranno una transizione di fase, simile al congelamento dell'acqua liquida e alla trasformazione in ghiaccio solido, solo a temperature e pressioni molto più estreme, solidificandosi per formare un enorme cristallo.

"Tutte le nane bianche si cristallizzeranno ad un certo punto della loro evoluzione, sebbene le nane bianche più massicce attraversino il processo prima, "Pier Emmanuel Tremblay, dal Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick e leader dello studio, detto in un comunicato stampa. "Ciò significa che miliardi di nane bianche nella nostra galassia hanno già completato il processo e sono essenzialmente sfere di cristallo nel cielo. Il sole stesso diventerà una nana bianca di cristallo in circa 10 miliardi di anni".

Il team di Tremblay ha analizzato le osservazioni di Gaia per misurare le luminosità e i colori di 15, 000 nane bianche entro 300 anni luce dalla Terra. Quello che hanno trovato è stato un eccesso (o un "accumulo") nella popolazione di stelle di specifici colori e luminosità. Si sono resi conto che questo gruppo di stelle rappresentava una fase simile nell'evoluzione stellare in cui le condizioni sono giuste perché si verifichi questa transizione di fase, causando un ritardo nel raffreddamento, rallentando così il processo di invecchiamento. I ricercatori hanno scoperto che alcune di queste stelle avevano esteso la loro durata di vita fino a 2 miliardi di anni.

"Questa è la prima prova diretta che le nane bianche si cristallizzano, o passaggio da liquido a solido, "aggiunse Tremblay, anche nel verbale. "Cinquant'anni fa era previsto che avremmo dovuto osservare un aumento del numero di nane bianche a determinate luminosità e colori a causa della cristallizzazione e solo ora questo è stato osservato".

Le nane bianche cristallizzate non sono solo una curiosità stellare; la loro composizione quantistica è diversa da qualsiasi cosa possiamo ricreare in laboratorio. Mentre il materiale della stella bianca si cristallizza, il suo materiale si ordina a livello quantistico, nuclei che si allineano come un reticolo 3D creando un nucleo metallico di ossigeno e uno strato esterno arricchito di carbonio.

Così, ce l'abbiamo, dopo che le stelle come il nostro sole muoiono, le loro storie non sono finite. Tutte le nane bianche attraverseranno questa fase di cristallizzazione, disseminando la galassia con enormi resti stellari simili a diamanti.

Quando i Beatles hanno cantato la loro hit, "Lucy nel cielo con i diamanti, " forse non si riferivano all'LSD come la cultura popolare vorrebbe farci credere. Forse stavano invece facendo un cenno ai miliardi di diamanti stellari che ora sappiamo riempire il cielo notturno.