La prima prova diretta di nane bianche che si solidificano in cristalli è stata scoperta dagli astronomi dell'Università di Warwick, e i nostri cieli ne sono pieni.

Le osservazioni hanno rivelato che i resti morti di stelle come il nostro Sole, chiamate nane bianche, hanno un nucleo di ossigeno solido e carbonio a causa di una transizione di fase durante il loro ciclo di vita simile all'acqua che si trasforma in ghiaccio ma a temperature molto più elevate. Questo potrebbe renderli potenzialmente miliardi di anni più vecchi di quanto si pensasse in precedenza.

La scoperta, guidato dal Dr. Pier-Emmanuel Tremblay del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, è stato pubblicato in Natura e si basa in gran parte su osservazioni effettuate con il satellite Gaia dell'Agenzia spaziale europea.

Le nane bianche sono alcuni degli oggetti stellari più antichi dell'universo. Sono incredibilmente utili per gli astronomi poiché il loro ciclo di vita prevedibile consente loro di essere utilizzati come orologi cosmici per stimare l'età di gruppi di stelle vicine con un alto grado di precisione. Sono i nuclei rimanenti delle giganti rosse dopo che queste enormi stelle sono morte e hanno perso i loro strati esterni e si raffreddano costantemente mentre rilasciano il calore accumulato nel corso di miliardi di anni.

Gli astronomi hanno selezionato 15, 000 nane bianche candidate entro circa 300 anni luce dalla Terra dalle osservazioni effettuate dal satellite Gaia e dall'analisi dei dati sulla luminosità e sui colori delle stelle.

Hanno identificato un tamponamento, un eccesso nel numero di stelle a specifici colori e luminosità che non corrispondono a nessuna singola massa o età. Rispetto ai modelli evolutivi delle stelle, il tamponamento coincide fortemente con la fase del loro sviluppo in cui si prevede che il calore latente venga rilasciato in grandi quantità, con conseguente rallentamento del loro processo di raffreddamento. Si stima che in alcuni casi queste stelle abbiano rallentato il loro invecchiamento di ben 2 miliardi di anni, o il 15 per cento dell'età della nostra galassia.

Il Dr. Tremblay ha detto:"Questa è la prima prova diretta che le nane bianche si cristallizzano, o passaggio da liquido a solido. Cinquant'anni fa si prevedeva 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.

"Tutte le nane bianche si cristallizzeranno ad un certo punto della loro evoluzione, anche se le nane bianche più massicce attraversano il processo prima. 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 cristallina tra circa 10 miliardi di anni".

La cristallizzazione è il processo di un materiale che diventa uno stato solido, in cui i suoi atomi formano una struttura ordinata. Sotto le pressioni estreme nei nuclei delle nane bianche, gli atomi sono così fitti che i loro elettroni non si legano, lasciando un gas di elettroni conduttore governato dalla fisica quantistica, e nuclei carichi positivamente in forma fluida. Quando il nucleo si raffredda a circa 10 milioni di gradi, è stata rilasciata abbastanza energia che il fluido inizia a solidificarsi, formando un nucleo metallico nel suo cuore con un mantello arricchito in carbonio.

Il Dr. Tremblay aggiunge:"Non solo abbiamo prove di rilascio di calore al momento della solidificazione, ma è necessaria una quantità di energia notevolmente maggiore per spiegare le osservazioni. Crediamo che ciò sia dovuto all'ossigeno che prima si cristallizza e poi affonda nel nucleo, un processo simile alla sedimentazione sul letto di un fiume sulla Terra. Questo spingerà il carbonio verso l'alto, e quella separazione rilascerà energia gravitazionale.

"Abbiamo fatto un grande passo avanti nell'ottenere età precise per queste nane bianche più fredde e quindi vecchie stelle della Via Lattea. Gran parte del merito di questa scoperta è dovuto alle osservazioni di Gaia. Grazie alle misurazioni precise che è in grado di di, abbiamo capito l'interno delle nane bianche in un modo che non ci saremmo mai aspettati. Prima di Gaia avevamo 100-200 nane bianche con distanze e luminosità precise, e ora ne abbiamo 200, 000. Questo esperimento sulla materia ultra-densa è qualcosa che semplicemente non può essere eseguito in nessun laboratorio sulla Terra."