Un'immagine Hubble di Sirius e della sua stella compagna nana bianca. Resti di pianeti invecchiati, i sistemi di nane bianche possono essere visti come dischi di materiale polverosi e un nuovo studio ha scoperto sei di questi sistemi che hanno anche componenti gassosi, una combinazione molto rara. Il gas caldo può essere analizzato per rivelare informazioni cinematiche sul disco. Credito:Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian
Quando una stella come il nostro sole diventa vecchia, tra altri sette miliardi di anni o giù di lì, non sarà più in grado di sostenere la combustione del suo combustibile nucleare. Con solo circa la metà della sua massa rimanente si ridurrà a una frazione del suo raggio e diventerà una stella nana bianca. Le stelle nane bianche sono comuni; oltre il 95% di tutte le stelle diventerà nane bianche. Il più famoso è il compagno della stella più luminosa del cielo, Sirio, ma più in particolare tutte le stelle note per ospitare esopianeti finiranno anche la loro vita come nane bianche.
Gli astronomi hanno stabilito che i pianeti in orbita attorno alle stelle di solito possono sopravvivere alle ultime fasi dell'evoluzione del loro ospite. I pianeti rocciosi vengono frantumati e versati in dischi di detriti polverosi, e così le stelle nane bianche dovrebbero conservare tracce residue delle loro compagne planetarie. L'emissione di questi dischi polverosi è vista come una radiazione infrarossa in eccesso; quando parte di questo materiale si accumula sulla nana bianca stessa, gli elementi producono caratteristiche nello spettro della stella. Una piccola frazione, circa il 4%, delle nane bianche con dischi di polvere hanno anche componenti gassosi che sono stati visti in emissione. Sebbene molto rari (ne se ne conoscono solo una dozzina), si pensa che queste nane bianche gassose forniscano una diagnostica particolarmente utile delle instabilità dinamiche e degli eventi di interruzione nei dischi delle nane bianche, e gli astronomi sono alla ricerca di altri casi.
L'astronomo CfA Warren Brown era un membro di un team che ha combinato nuove osservazioni ottiche dal rilevamento di tutto il cielo della missione spaziale Gaia con informazioni del catalogo a infrarossi per cercare stelle nane bianche i cui eccessi infrarossi segnalano la presenza di un disco. Hanno identificato circa 110 candidati che hanno seguito con la spettroscopia ottica utilizzando più telescopi terrestri, da cui hanno scoperto sei nuove nane bianche gassose che ospitano dischi. La loro analisi degli spettri di questi oggetti ha rivelato che i dischi sono più complessi del previsto:si vedono oltre 50 righe di emissione e differiscono nelle loro larghezze, punti di forza, e forme.
Le linee hanno anche caratteristiche di variabilità sorprendentemente diverse, con alcune stelle che mostrano linee che variano a malapena in circa tre anni di monitoraggio mentre in almeno un host le linee variano del 50%. Molte delle linee osservate hanno profili che consentono la modellazione cinematica, ad esempio indicando un disco piatto rotante nel cosiddetto moto kepleriano (con le velocità maggiori più vicine alla stella, come nel caso dei pianeti del nostro sistema solare). I nuovi risultati mostrano che le stelle nane bianche hanno ricche, ambienti dinamicamente attivi che possono essere utilizzati per comprendere meglio come si evolve il sistema di pianeti di una stella quando la stella entra nella vecchiaia.