Secondo una nuova ricerca le nane bianche, in determinate situazioni, potrebbero esplodere come armi nucleari.
Le nane bianche sono state un vero e proprio rompicapo per gli astronomi, nonostante si sapesse che doveva trattarsi di stelle più compatte delle stelle tipiche. La prima nana bianca scoperta e studiata è stata Sirio B, la compagna di Sirio, la stella più luminosa del cielo. Gli astronomi hanno potuto a calcolare la massa di Sirio B che è compresa tra 0,75 e 0,95 masse solari.
D’altra parte la sua luminosità è di molto inferiore a quella del Sole. Poiché la luminosità di una stella dipende dal quadrato del suo raggio e dalla temperatura, Sirio B è una stella molto piccola.
Le nane bianche non sono più attive dal punto di vista della produzione di energia. Esse sono il risultato del collasso gravitazionale di stelle di massa inferiore a 4 masse solari dopo che in queste si sono spente tutte le possibili reazioni di fusione nucleare. Il collasso della stella si arresta trasformando la materia che la compone in materia “degenere”.
Precedenti studi hanno scoperto che le nane bianche possono terminare la loro esistenza in esplosioni nucleari definite supernove di tipo Ia. Tuttavia molto rimane da capire sui meccanismi che innescano queste esplosioni, anche se lo studio precedente ha suggerito che potrebbero accadere quando una nana bianca riceve idrogeno extra da un compagno binario, forse a causa di una collisione.
Nane bianche a fissione nucleare
Nella nuova ricerca viene suggerito un nuovo meccanismo che potrebbe trasformare le nane bianche in supernovae di tipo IA portandole ad esplodere come bombe nucleari.
Quando una stella nana bianca si raffredda, gli elementi radioattivi pesanti come l’uranio precipitano cristallizzando nel nucleo dell’astro collassato.
In quella nuova situazione, determinati meccanismi portano questi elementi pesanti a innescare una fissione nucleare scindendosi in nuclei più leggeri. Il decadimento radioattivo conseguente può emettere energia e particelle subatomiche, come i neutroni, che possono essere assorbiti dagli atomi vicini innescando una nuova reazione.
Se la quantità di elementi pesanti che si trovano all’interno del nucleo di una nana bianca supera la massa critica, si può innescare una reazione a catena di fissione nucleare esplosiva. L’esplosione può funzionare come innesco alla fusione nucleare, con i nuclei degli atomi più leggeri che si fondono per generare enormi quantità di energia.
In questo modo l’esplosione della nana bianca avverrebbe con gli stessi meccanismi utilizzati in una bomba all’idrogeno, una reazione a catena di fissione nucleare che innesca una conseguente fusione nucleare esplosiva.
I calcoli effettuati e le simulazioni al computer hanno evidenziato che all’interno delle nane bianche in fase di raffreddamento è possibile che si cristallizzi la massa critica di uranio a partire dalla miscela di elementi pesanti.
Se l’uranio esplode a causa delle reazioni di fissione nucleare, gli scienziati hanno calcolato che il calore e la pressione prodotti nel nucleo della nana bianca potrebbero essere sufficienti a innescare la fusione di elementi più leggeri, come il carbonio e l’ossigeno, trasformando la nana bianca in una supernova.
Secondo quanto riferito dal coautore dello studio Charles Horowitz, astrofisico nucleare all’Università dell’Indiana a Space.com, le condizioni per realizzare e far esplodere una bomba atomica “naturale” sembravano molto difficili, tuttavia le condizioni possono essere rispettate anche all’interno di una nana bianca molto densa.
Bombe nucleari disseminate nel cosmo
Secondo la ricerca sono circa la metà delle nane bianche conosciute a poter rispettare questo tipo di meccanismo che prevede una reazione di fissione nucleare che innesca una conseguente reazione di fusione nucleare esplosiva.
Queste nuove scoperte potrebbero spiegare le supernovae di tipo Ia che avvengono entro un miliardo di anni dalla formazione di una nana bianca, poiché il loro uranio non è ancora decaduto in elementi più leggeri. Secondo Horowitz quando si tratta di nane bianche più vecchie, le supernove di tipo Ia potrebbero avvenire attraverso la fusione di due nane bianche.
In futuro la ricerca potrebbe ricorrere a simulazioni al computer per determinare se le reazioni di fissione all’interno delle nane bianche possono innescare la fusione e come questo diventi possibile.
“Ci sono molti diversi processi fisici in corso durante l’esplosione, e quindi ci sono molte possibili incertezze”, ha spiegato Horowitz. La ricerca potrebbe portare alla scoperta di nuovi modi per rilevare se si sono verificate o meno supernove di tipo Ia a causa di questo nuovo meccanismo.
