Gli astronomi identificano per la prima volta una stella verde nell'Universo

"Le persone hanno stelle che non sono le stesse. Per alcuni, che viaggiano, le stelle sono guide. Per altri, non sono che piccole luci." Questa citazione de Il Piccolo Principe ricorda che l'occhio umano attribuisce sensi multipli al cielo notturno. Tuttavia, per l'astronomia, la luce emessa da un corpo celeste segue leggi fisiche ben definite, tra cui la Legge di Wien, la regola fondamentale che associa la temperatura di una stella al colore che essa presenta.

La recente scoperta di WD J1330+6435, una nana bianca situata a circa 280 anni luce dalla Terra, nella costellazione di Draco, ha sorpreso la comunità scientifica per aver presentato il colore verde. Si tratta del primo registro di un astro con questo colore nell'Universo.

Le nane bianche sono i densi nuclei rimasti di stelle a bassa e media massa che hanno esaurito il loro combustibile nucleare e espulso le loro atmosfere esterne. Concentrando circa la metà della massa del Sole in un volume simile a quello della Terra, questi corpi spesso brillano con una tonalità sbiancata convenzionale. Nel caso della WD J1330+6435, tuttavia, la composizione chimica delle superfici alterò il risultato finale.

Un banchetto planetario che ha modificato la luce

La variazione di colore è avvenuta perché la gravità estrema della nana bianca ha attirato e distrutto detriti rocciosi di antichi pianeti che orbitavano intorno ad essa. L'assorbimento di questo materiale ha arricchito l'atmosfera della stella con elementi come calcio, litio e, soprattutto, sodio.

In condizioni normali, gli atomi di sodio assorbono una fascia molto specifica di luce arancione, che è la stessa tonalità vista in alcune lampade di illuminazione pubblica. Tuttavia, l'ambiente della WD J1330+6435 ha modificato questo comportamento.

"In questa nana bianca in particolare, la densità è così alta che gli atomi di sodio sono costantemente bombardati da atomi di elio circostanti, il che altera i livelli di energia atomica del sodio", ha spiegato il fisico astrofisico Mark Hollands dell'Università di Warwick, in Inghilterra, e autore principale dello studio pubblicato sulla rivista RAS Techniques and Instruments.studio pubblicato sulla rivista RAS Techniques and Instruments .

Poiché la stella concentra circa 165 mila volte la massa della Terra in un volume ridotto, la presenza del sodio ha iniziato a bloccare non solo la luce arancione, ma anche fasce di giallo e rosso.

"Il risultato finale è che gli atomi di sodio non assorbono più una lunghezza d'onda molto stretta di arancione: assorbono le lunghezze d'onda del giallo, dell'arancione e alcuni del rosso. E ciò che rimane è una stella che emana un bel bagliore verde-giallastro", ha sottolineato Hollands.

L'astrofisico Boris Gänsicke, co-autore della ricerca, paragona il fenomeno al lavoro di una tavolozza di colori: rimuovendo determinati colori dalla miscela originale emessa dalla stella, la luce che riesce a sfuggire assume una tonalità verde.

Immagini simulate con precisione cromatica di nane bianche. Immagini superiori a sinistra: Sirius B è la nana bianca più vicina al Sistema Solare. La sua calda atmosfera di idrogeno le conferisce una colorazione blu pallido. Al contrario, WD J1147–7449 è tra le nane bianche più fredde del vicinato, presentando uno spettro senza caratteristiche e un aspetto arancione. Immagini superiori a destra: Nelle fasi di convezione di queste nane bianche fredde, il carbonio viene trascinato dal nucleo alle loro atmosfere dense dominate da elio. Ciò forma molecole di carbonio diatomico, risultando in diverse tonalità di rosa. Immagini inferiori: L'attrazione di detriti rocciosi di sistemi planetari intorno alle nane bianche arricchisce le loro fredde atmosfere di elio con elementi come calcio, magnesio e sodio. Le variazioni nella quantità e nella composizione del materiale assorbito, unite alle diverse temperature delle nane bianche, generano una vasta gamma di colori, incluso il verde. In realtà, tutte le stelle sarebbero milioni di volte più luminose di quanto possa essere mostrato su uno schermo. Fonte: Mark A. Garlick/Università di Warwick.

Cos'è la Legge di Wien e perché non produce "stelle verdi"?

La rarità della scoperta può essere compresa solo attraverso la Legge di Wien, formulata alla fine del XIX secolo dal fisico tedesco Wilhelm Wien. Questa legge stabilisce che il colore dominante emesso da un corpo riscaldato dipende direttamente dalla sua temperatura:

• Stelle più fredde: irradiano principalmente luce a bassa energia, presentando tonalità rosse o arancioni;

• Stelle estremamente calde: emettono luce ad alta energia, brillando con tonalità blu;

• Stelle di temperatura intermedia: come il nostro Sole, hanno il loro massimo di emissione proprio nella fascia della luce verde.

Perché il Sole non ci sembra verde?

Sebbene la Legge di Wien mostri che la maggior parte dell'energia emessa dal Sole è nella fascia verde, emette anche grandi quantità di luce blu e rossa contemporaneamente. Quando tutte queste colori arrivano insieme agli occhi umani, la miscela stimola i recettori della nostra visione in modo equilibrato. Di conseguenza, percepiamo la luce solare come bianca (o giallastra a causa degli effetti dell'atmosfera terrestre).

È per questa ragione fisicamente rigorosa che non esistono stelle comuni di colore verde nel cielo. La WD J1330+6435 è riuscita a mostrare questo tono unico perché non si è affidata solo al suo naturale bagliore termico: l'atmosfera ha agito come un filtro chimico che ha sottratto i toni blu, rossi e gialli, lasciando passare la luce verde.