Nane bianche rosa e verdi: il colore svela la loro atmosfera

Le nane bianche, i resti compatti di stelle ormai spente, potrebbero apparire gialle, rosa o persino verdi se le osservassimo da vicino. È quanto emerge da uno studio che mette in discussione l’idea secondo cui il colore di una stella dipenda soltanto dalla sua temperatura: nelle nane bianche contano anche la composizione chimica e la densità dell’atmosfera.

Come si classificano i colori delle stelle

A occhio nudo si distinguono già stelle di colori diversi: Betelgeuse e Antares sembrano arancioni, Sirio e Rigel azzurre, mentre il Sole appare bianco. Dalla fine del XIX secolo gli astronomi classificano le stelle anche in base al loro spettro, secondo la sequenza O, B, A, F, G, K, M: dalle più calde, di tipo O e azzurre, alle più fredde, di tipo K e M, che nel linguaggio scientifico vengono dette «rosse» anche se appaiono arancioni. Il Sole appartiene al tipo G.

Questa classificazione riflette il comportamento delle stelle, che si avvicinano a quello dei corpi neri, oggetti ideali la cui luce dipende dalla temperatura. Come il ferro scaldato dal fabbro passa dal rosso al bianco, anche il colore delle stelle è legato soprattutto al calore.

La temperatura e il colore sono rappresentati nel diagramma di Hertzsprung-Russell, o diagramma HR, che ordina le stelle in base a temperatura e luminosità. La maggior parte si trova lungo la cosiddetta sequenza principale; le giganti e le supergiganti occupano invece la parte superiore.

Le atmosfere delle nane bianche

Le nane bianche si collocano in una regione distinta, sotto la sequenza principale. Sono i nuclei residui lasciati dalla maggior parte delle stelle al termine della loro vita: possono avere una massa simile a quella del Sole concentrata in un volume grande quanto la Terra. Per decenni si è ritenuto che seguissero la stessa regola cromatica delle altre stelle. Un gruppo guidato da Mark Hollands, dell’Università di Warwick, propone ora un quadro più articolato.

I ricercatori hanno combinato spettri osservati e modelli delle atmosfere stellari con la risposta dell’occhio umano, calcolando così il colore che percepiremmo se potessimo avvicinarci abbastanza da distinguere il disco di ciascuna nana bianca.

Lo spettro di questi astri dipende dalla temperatura, dalla composizione chimica e dalla densità atmosferica. Nelle nane bianche più fredde, l’atmosfera può raggiungere una densità simile a quella dell’acqua, circa un grammo per centimetro cubo. In condizioni simili, elementi come carbonio, calcio e sodio possono produrre righe di assorbimento molto ampie, estese per decine o centinaia di nanometri. Queste righe cancellano intere porzioni dello spettro visibile e modificano il colore rispetto a quello che la stella avrebbe se si comportasse come un corpo nero.

Una tavolozza di colori insoliti

Ne risulta una tavolozza insolita. Le nane bianche ricche di carbonio possono apparire rosa o viola per effetto delle bande di assorbimento delle molecole di carbonio C, note come bande di Swan. Altre sono state «contaminate» dai resti di asteroidi, comete o pianeti del loro sistema: avvicinatisi troppo alla stella, questi corpi si sono disintegrati e sono precipitati sulla sua superficie, arricchendo l’atmosfera di calcio, sodio e altri metalli.

Nelle nane più fredde con atmosfere di elio, questi elementi possono dare una tonalità gialla o verde. Alcune stelle fredde composte soprattutto da elio, con tracce di idrogeno, potrebbero invece apparire ciano, cioè blu-verdi: il colore sarebbe dovuto alle collisioni tra atomi di elio e molecole di idrogeno. Altre nane simili, con una temperatura di colore intorno ai 5.000 K, circa 4.700 °C, risultano giallo pallido.

Le nane bianche rosa e verdi

Tra i casi più estremi c’è WD J1011+2845, a 48 anni luce dalla Terra. Secondo i calcoli, apparirebbe di un rosa salmone intenso e potrebbe essere la stella dal colore percepito più rosso finora conosciuta.

Un’altra nana bianca, WD J1330+6435, potrebbe essere la prima stella a cui viene attribuita una tonalità verde. Si trova a circa 326 anni luce e ha una temperatura di circa 4.240 K, pari a circa 4.000 °C. Il sodio presente nella sua atmosfera assorbe la luce arancione, mentre il calcio assorbe quella violetta: il massimo della radiazione cade così intorno ai 500 nanometri, corrispondenti a un verde giallastro.

Nessuno, tuttavia, ha osservato direttamente WD J1330+6435 con una sfumatura verdastra. Il colore è stato ricavato dal suo spettro, che presenta parecchio rumore. Modelli precedenti indicavano però una tonalità simile, a sostegno del risultato. Anche WD J0851+1543 e WD J1351+2645 sembrano verdastre, sebbene più pallide. Per WD J0851+1543, in particolare, il colore è considerato più affidabile grazie alla migliore qualità dei dati.

Quanto sono comuni i colori insoliti

Questo non significa che il cielo sia popolato da stelle verdi. Nel campione analizzato, formato da 152 nane bianche entro circa 65 anni luce, la temperatura di colore mediana è di circa 6.800 K, ossia circa 6.500 °C: una tonalità appena azzurra, ma vicina al bianco. La fotosfera del Sole, lo strato da cui proviene la maggior parte della sua luce visibile, ha una temperatura di circa 5.800 K, pari a circa 5.500 °C, ed è per questo che il Sole appare bianco.

Solo il 3,4% delle nane bianche esaminate si discosta nettamente dal colore che avrebbe un corpo nero alla stessa temperatura. L’immagine abituale di queste stelle come astri azzurri dipende anche da un effetto di selezione: quelle più calde sono più luminose e, nei cataloghi basati sulla luminosità, tendono a essere rappresentate in misura maggiore.

Il colore come indizio sulla composizione

Il colore, dunque, non è soltanto un dettaglio visivo: può aiutare a ricostruire la composizione dell’atmosfera di una nana bianca e, in alcuni casi, a capire di che cosa fosse fatto il pianeta o l’asteroide che la stella ha inghiottito. Lo studio ricorda inoltre che le immagini astronomiche, spesso realizzate con falsi colori, non sempre mostrano l’aspetto che vedremmo davvero.

La ricerca di Mark Hollands e dei suoi collaboratori, intitolata «Any colour you like: the diverse chromaticities of white dwarfs», è stata pubblicata pochi giorni fa sulla rivista RAS Techniques and Instruments della Royal Astronomical Society. Rafael Bachiller, autore del testo da cui è tratta la notizia, è direttore dell’Osservatorio Astronomico Nazionale dell’Istituto Geografico Nazionale spagnolo e membro della Reale Accademia dei Dottori di Spagna. Articolo scientifico.

Fonte: elmundo.es