Nane bianche verdi, rosa e viola: gli astronomi scoprono i loro veri colori

Siamo abituati a pensare alle stelle come a corpi celesti che possono assumere tonalità differenti soprattutto in base alla loro temperatura, passando dal rosso all’arancione fino al bianco e all’azzurro. Eppure, l’universo continua a riservare sorprese anche su caratteristiche che potrebbero sembrare ormai conosciute. Un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università di Warwick ha infatti dimostrato che le nane bianche possono presentare una gamma di colori decisamente più ampia del previsto, comprendendo sfumature di verde, rosa, viola, ciano e giallo.

La scoperta non riguarda semplicemente una curiosità estetica, ma aiuta a comprendere meglio le condizioni fisiche e chimiche che caratterizzano questi oggetti celesti. Alcune nane bianche, infatti, possono allontanarsi sensibilmente dai colori che ci aspetteremmo osservando una stella, tanto che una di esse potrebbe essere la prima stella verde conosciuta nella nostra Galassia.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica RAS Techniques and Instruments, all’interno di uno studio intitolato Any colour you like: the diverse chromaticities of white dwarfs. Vediamo che cosa hanno scoperto gli astronomi e perché queste stelle possono apparire di colori tanto insoliti.

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Perché le nane bianche possono assumere colori così insoliti

Per comprendere la portata della scoperta, occorre partire da una caratteristica fondamentale delle stelle: il loro colore è generalmente legato alla temperatura. I corpi più freddi tendono a presentare tonalità rossastre, mentre quelli più caldi possono apparire bianchi o azzurri; è un comportamento che possiamo osservare anche in altri contesti, come nel metallo riscaldato fino a diventare incandescente.

Le nane bianche, ovvero i resti estremamente densi che rimangono quando stelle simili al Sole terminano la loro evoluzione, sono state a lungo associate soprattutto a tonalità bianche e azzurre. Il motivo è semplice, i primi esemplari individuati erano particolarmente caldi, tuttavia, come dimostra il nuovo studio, la temperatura non è l’unico elemento in grado di determinare il colore percepito.

Il fattore decisivo è la densità delle loro atmosfere. Nelle nane bianche più fredde, questa può raggiungere valori vicini a 1 grammo per centimetro cubo, milioni di volte superiori rispetto a quelli della fotosfera solare. In condizioni tanto estreme, elementi presenti anche in quantità ridotte, come carbonio, calcio e sodio, possono interagire con il plasma di elio circostante, modificando il modo in cui la luce viene assorbita ed emessa.

Il risultato è che lo spettro luminoso può discostarsi sensibilmente da quello previsto per un corpo che si comporta come un radiatore ideale, producendo tonalità che normalmente non associamo alle stelle.

Come spiegato da Mark Hollands, ricercatore del Gruppo di Astronomia e Astrofisica dell’Università di Warwick che ha guidato lo studio, finora non era stato approfondito in modo sistematico quali altri colori potessero essere possibili per queste stelle. Proprio l’elevata densità delle nane bianche ha permesso di individuare scenari cromatici inaspettati.

Per arrivare a questi risultati, gli astronomi non hanno osservato direttamente il colore delle stelle da vicino, nessuna nana bianca è abbastanza vicina alla Terra da consentire un’osservazione di questo tipo; hanno invece utilizzato gli spettri stellari, cioè le informazioni ottenute scomponendo la luce in base alle diverse lunghezze d’onda, elaborandoli attraverso un modello della visione umana. In questo modo è stato possibile stimare quale colore apparirebbe a un osservatore umano se potesse vedere direttamente ciascuna stella.

Dalla prima nana bianca verde alla stella rosa salmone

Tra i risultati più sorprendenti c’è WD J1330+6435, una nana bianca con una temperatura di circa 4.000 gradi Celsius che ha accumulato materiale roccioso proveniente dal proprio sistema planetario. Questo processo ha arricchito la sua atmosfera di elementi come calcio, litio e sodio, contribuendo a conferirle una tonalità verde chartreuse nei modelli realizzati dai ricercatori.

In particolare, il sodio assorbe una parte della luce arancione dello spettro, lasciando emergere una componente verde. Secondo il team, si tratta della prima stella per la quale sia stata riportata in modo credibile una colorazione verde di questo tipo. Gli astronomi hanno inoltre individuato altre nane bianche che possono presentare sfumature verdi meno intense, tra cui WD J0851+1543 e WD J1351+2645.

All’estremo opposto si trova WD J1011+2845, una nana bianca distante appena 48 anni luce dalla Terra, che potrebbe essere una delle stelle più rosse mai registrate in termini di colore percepito. In questo caso, una profonda zona convettiva ha portato il carbonio dal nucleo verso la superficie, dove le molecole presenti alterano pesantemente lo spettro luminoso.

Gran parte della luce viene così concentrata nelle lunghezze d’onda superiori a 600 nanometri, producendo una caratteristica tonalità rosa salmone; è un altro esempio di come la composizione atmosferica possa modificare radicalmente l’aspetto di una nana bianca.

Lo studio ha inoltre evidenziato una relazione tra la composizione delle atmosfere e i colori osservati nei modelli. Le nane bianche ricche di carbonio tendono ad assumere sfumature rosa o viola, mentre quelle che hanno accumulato detriti provenienti da asteroidi e comete possono apparire gialle. Gli oggetti più freddi con atmosfere contenenti idrogeno ed elio, invece, possono presentare tonalità ciano e azzurro pallido, legate alle interazioni tra queste specie nelle condizioni di elevata densità.

Queste differenze offrono un ulteriore strumento per studiare la composizione delle nane bianche e le tracce dei sistemi planetari che le circondavano prima della loro evoluzione.

La maggior parte delle nane bianche rimane comunque bianca

Nonostante la varietà di colori individuata, sarebbe sbagliato pensare che le nane bianche siano generalmente verdi, rosa o viola. Per verificare quanto siano comuni queste caratteristiche, il gruppo di ricerca ha esaminato un campione rappresentativo di 151 nane bianche situate entro 20 parsec dalla Terra, equivalenti a circa 65 anni luce.

Cinque stelle hanno mostrato colorazioni insolite, due gialle e tre rosa. Il risultato suggerisce che circa una nana bianca su trenta possa presentare un colore atipico, una percentuale che, applicata all’intera popolazione di questi oggetti nell’universo, corrisponde comunque a un numero considerevole di stelle.

Per le altre 146 nane bianche, i ricercatori hanno calcolato la temperatura di colore, un parametro utilizzato anche nell’illuminazione artificiale per descrivere tonalità come il bianco caldo a 3.000 kelvin e il bianco freddo a 6.000 kelvin; il valore mediano del campione è risultato pari a circa 6.800 kelvin, compatibile con una percezione complessivamente bianca.

Questo dato aiuta anche a correggere un’idea diffusa: le nane bianche non son necessariamente blu. Quelle più calde e luminose possono essere individuate a distanze maggiori, risultando quindi sovrarappresentate nelle osservazioni astronomiche basate sulla luminosità.

Come sottolineato da Boris Gänsicke, professore del Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick, anche una percentuale relativamente contenuta può tradursi in moltissimi oggetti se consideriamo l’intera popolazione di nane bianche. La mediana del campione, tuttavia, conferma che la nana bianca tipica appare effettivamente bianca.

La ricerca dimostra quindi che il colore delle stelle non dipende soltanto dalla loro temperatura: nelle nane bianche, densità estreme e composizioni atmosferiche particolari possono cambiare profondamente la luce che arriva fino a noi e, come sempre, osservare questi oggetti con strumenti più raffinati permette di scoprire dettagli che fino a poco tempo fa sarebbero sembrati appartenere soltanto alla fantascienza.