Un'enorme nana bianca con una bizzarra atmosfera ricca di carbonio potrebbe essere due nane bianche fuse insieme secondo un team internazionale guidato dagli astronomi dell'Università di Warwick, e solo per un pelo evitato la distruzione.

Hanno scoperto un'insolita nana bianca ultra-massiccia a circa 150 anni luce da noi con una composizione atmosferica mai vista prima, la prima volta che una nana bianca unita è stata identificata usando la sua composizione atmosferica come indizio.

La scoperta, pubblicato oggi (2 marzo) sulla rivista Astronomia della natura , potrebbe sollevare nuove domande sull'evoluzione delle nane bianche massicce e sul numero di supernove nella nostra galassia.

questa stella, denominato WDJ0551+4135, è stato identificato in un'indagine sui dati del telescopio Gaia dell'Agenzia spaziale europea. Gli astronomi hanno seguito con la spettroscopia presa usando il telescopio William Herschel, concentrandosi su quelle nane bianche identificate come particolarmente massicce, un'impresa resa possibile dalla missione Gaia. Abbattendo la luce emessa dalla stella, gli astronomi sono stati in grado di identificare la composizione chimica della sua atmosfera e hanno scoperto che aveva un livello insolitamente alto di carbonio presente.

L'autore principale Dr. Mark Hollands, dal Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, ha detto:"Questa stella si è distinta come qualcosa che non avevamo mai visto prima. Ci si potrebbe aspettare di vedere uno strato esterno di idrogeno, a volte mescolato con elio, o solo un mix di elio e carbonio. Non ti aspetti di vedere questa combinazione di idrogeno e carbonio allo stesso tempo poiché dovrebbe esserci uno spesso strato di elio nel mezzo che lo vieta. Quando l'abbiamo guardato, non aveva alcun senso".

Per risolvere l'enigma, gli astronomi sono diventati detective per scoprire le vere origini della stella.

Le nane bianche sono i resti di stelle come il nostro Sole che hanno bruciato tutto il loro combustibile e hanno perso i loro strati esterni. La maggior parte sono relativamente leggeri, circa 0,6 volte la massa del nostro Sole, ma questo pesa 1,14 masse solari, quasi il doppio della massa media. Nonostante sia più pesante del nostro Sole, è compattato in due terzi del diametro della Terra.

Anche l'età della nana bianca è un indizio. Le stelle più vecchie orbitano intorno alla Via Lattea più velocemente di quelle più giovani, e questo oggetto si sta muovendo più velocemente del 99% delle altre nane bianche vicine con la stessa età di raffreddamento, suggerendo che questa stella è più vecchia di quanto sembri.

Il Dr. Hollands aggiunge:"Abbiamo una composizione che non possiamo spiegare attraverso la normale evoluzione stellare, una massa doppia rispetto alla media di una nana bianca, e un'età cinematica più antica di quella dedotta dal raffreddamento. Siamo abbastanza sicuri di come una stella formi una nana bianca e non dovrebbe farlo. L'unico modo per spiegarlo è se si è formato dalla fusione di due nane bianche".

La teoria è che quando una stella in un sistema binario si espande alla fine della sua vita, avvolgerà il suo partner, avvicinando la sua orbita mentre la prima stella si restringe. Lo stesso accadrà quando l'altra stella si espanderà. Nel corso di miliardi di anni, l'emissione di onde gravitazionali ridurrà ulteriormente l'orbita, al punto che le stelle si uniscono.

Mentre si prevede che si verificheranno fusioni di nane bianche, questo sarebbe particolarmente insolito. La maggior parte delle fusioni nella nostra galassia avverrà tra stelle di massa diversa, mentre questa fusione sembra essere tra due stelle di dimensioni simili. C'è anche un limite a quanto può essere grande la nana bianca risultante:a più di 1,4 masse solari si pensa che esploderebbe in una supernova anche se è possibile che queste esplosioni possano verificarsi a masse leggermente inferiori, quindi questa stella è utile per dimostrare quanto può diventare massiccia una nana bianca e sopravvivere.

Poiché il processo di fusione riavvia il raffreddamento della stella, è difficile determinare quanti anni ha. La nana bianca probabilmente si è fusa circa 1,3 miliardi di anni fa, ma le due nane bianche originali potrebbero essere esistite per molti miliardi di anni prima.

È una delle poche nane bianche unite ad essere identificate finora, e l'unico attraverso la sua composizione.

Il dottor Hollands aggiunge:"Non ci sono così tante nane bianche così massicce, anche se ce ne sono più di quanto ti aspetteresti di vedere, il che implica che alcuni di essi siano stati probabilmente formati da fusioni.

"In futuro potremmo essere in grado di utilizzare una tecnica chiamata asterosismologia per conoscere la composizione del nucleo della nana bianca dalle sue pulsazioni stellari, che sarebbe un metodo indipendente per confermare questa stella nata da una fusione.

"Forse l'aspetto più eccitante di questa stella è che non è riuscita quasi a esplodere come supernova:queste esplosioni gigantesche sono davvero importanti nella mappatura della struttura dell'Universo, in quanto possono essere rilevati a distanze molto grandi. Però, rimane molta incertezza su che tipo di sistemi stellari raggiungano lo stadio di supernova. Per quanto strano possa sembrare, misurare le proprietà di questa supernova "fallita", e futuri sosia, ci sta dicendo molto sui percorsi verso l'auto-annientamento termonucleare".