Janus, la rara stella a “due facce”

Janus, la rara stella con “due facce”. L’oggetto scoperto è un’insolita stella nana bianca fatta di idrogeno da un lato ed elio dall’altro. I ricercatori, per la prima volta, hanno scoperto che tra le nane bianche c’è ne una appartenente a questa famiglia cosmica che possiede due facce.

Un lato della nana bianca è composto da idrogeno, mentre l’altro è costituito da elio. Ilaria Caiazzo, ricercatrice post-dottorato al Caltech che ha condotto un nuovo studio sui risultati pubblicati sulla rivista Nature, ha spiegato che: “La superficie della nana bianca cambia completamente da un lato all’altro. Quando mostro le osservazioni alle persone, rimangono molto sbalordite”.

Le nane bianche non sono altro che dei resti bollenti di stelle che un tempo erano come il nostro Sole. Man mano che le stelle invecchiano, si trasformano in giganti rosse. Alla fine, il loro materiale esterno viene spazzato via e i loro nuclei si contraggono divenendo cosi delle nane bianche dense e infuocate. Il nostro Sole si evolverà in una nana bianca tra circa 5 miliardi di anni.

Janus: caratteristiche

La nuova nana bianca, denominata Janus o Giano dal dio romano bifronte della transizione, è stata inizialmente scoperta dalla Zwicky Transient Facility (ZTF). Questo è uno strumento che scansiona i cieli ogni notte dall’Osservatorio Palomar del Caltech vicino a San Diego.

Ilaria Caiazzo era alla ricerca di nane bianche altamente magnetizzate, come l’oggetto noto come ZTF J1901+1458, che lei e il suo team hanno trovato in precedenza utilizzando ZTF. Un oggetto candidato si è successivamente distinto per i suoi rapidi cambiamenti di luminosità. Per questo Ilaria Caiazzo ha deciso di indagare ulteriormente con lo strumento CHIMERA a Palomar, e con HiPERCAM sul Gran Telescopio Canarias nelle Isole Canarie in Spagna.

I dati raccolti hanno confermato che Janus ruota sul proprio asse ogni 15 minuti. Le successive osservazioni effettuate con l’Osservatorio WM Keck hanno rivelato la drammatica natura a doppia faccia della nana bianca. Il team ha utilizzato uno strumento chiamato spettrometro per poter diffondere la luce della nana bianca in un arcobaleno di lunghezze d’onda che contengono impronte chimiche.

Janus: i dettagli della ricerca

I dati raccolti hanno rivelato la presenza di idrogeno quando un lato dell’oggetto era visibile, senza segni di elio. Mentre invece l’elio era sull’altro lato. Ma cosa ha permesso ad una nana bianca che galleggia da sola nello spazio ad avere facce così drasticamente diverse? Il team riconosce di essere sconcertato, ma ha escogitato alcune possibili teorie. Un’idea è che potremmo assistere ala transizione che sta attraversando Janus, una rara fase di evoluzione della nana bianca.

Ilaria Caiazzo ha spiegato che: “Non tutte, ma alcune nane bianche passano dall’essere dominate dall’idrogeno all’elio sulla loro superficie. Potremmo aver catturato una di queste nane bianche sul fatto”. Dopo che le nane bianche si sono formate, i loro elementi più pesanti affondano nei loro nuclei e i loro elementi più leggeri, tra cui l’idrogeno che è il più leggero di tutti, galleggiano verso l’alto.

Col passare del tempo, mentre le nane bianche si raffreddano, probabilmente i materiali si mescolano. L’idrogeno, in alcuni casi, viene miscelato all’interno e diluito in modo tale che l’elio diventi prevalente. Janus può incarnare questa fase di transizione.

Janus e la doppia faccia

Una domanda molto importante è perché la transizione avviene in modo così sconnesso, con una parte che si evolve prima dell’altra? La risposta, secondo il team scientifico, potrebbe trovarsi nei campi magnetici. Ilaria Caiazzo ha spiegato che: “I campi magnetici attorno ai corpi cosmici tendono ad essere asimmetrici, o più forti da un lato. I campi magnetici possono impedire la miscelazione dei materiali. Quindi, se il campo magnetico è più forte da un lato, allora quel lato avrebbe meno miscelazione e quindi più idrogeno”.

Un’altra teoria proposta dal team per spiegare le due facce dipende dai campi magnetici. Ma in questo scenario, si pensa che i campi cambino la pressione e la densità dei gas atmosferici. Il coautore James Fuller, professore di astrofisica teorica al Caltech, ha affermato che: “I campi magnetici possono portare a pressioni di gas più basse nell’atmosfera, e questo può consentire la formazione di un ‘oceano’ di idrogeno dove i campi magnetici sono più forti. Non sappiamo quale di queste teorie sia corretta, ma non possiamo pensare a nessun altro modo per spiegare i lati asimmetrici senza campi magnetici”.

Conclusioni

Il team di ricerca, per aiutare a risolvere il mistero, spera di trovare più nane bianche simili a Janus con l’indagine del cielo di ZTF. Ilaria Caiazzo, conclude spiegando che: “ZTF è molto efficace nel trovare oggetti strani. Indagini future, come quelle che saranno condotte dall’Osservatorio Vera C. Rubin in Cile, dovrebbero rendere ancora più facile la ricerca di nane bianche variabili”.

Lo studio, intitolato “Una nana bianca rotante mostra diverse composizioni sulle sue facce opposte”, è stato finanziato dal Walter Burke Institute for Theoretical Physics del Caltech, dal Consiglio europeo della ricerca, dal Leverhulme Trust e dal Science and Technology Facilities Council del Regno Unito. Nello studio sono state utilizzate anche le osservazioni del Neils Gehrels Swift Observatory della NASA.

FONTE:

https://www.caltech.edu/about/news/two-faced-star-exposed