Il telescopio spaziale Hubble ci ha fornito prove sorprendenti dell’esistenza di un potente campo magnetico attorno alle stelle più piccole dell’universo: le nane rosse. Queste hanno una massa molto piccola, vicina alla soglia minima necessaria per le reazioni nucleari.
Jeffrey Linsky, del Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) di Boulder (Colorado), prevede che sarà necessario sviluppare nuove teorie per spiegare come si producono questi forti campi magnetici, dato che i modelli convenzionali prevedono che le stelle nane rosse dovrebbero possedere un campo magnetico molto debole o non averlo affatto. Le nuove teorie dovranno valutare l’esistenza di un qualche tipo di "dinamo stellare" che amplifica il loro campo magnetico.
Le sue conclusioni sono basate sul rilevamento da parte dell’Hubble di un’esplosione ad alta temperatura, chiamata "brillamento" (flare), sulla superficie di una stella nana rossa estremamente piccola e fredda, la stella Van Biesbroeck 10 (VB10) conosciuta anche come Gliese 752B.
I brillamenti stellari sono causati da un intenso campo magnetico che intrappola e accelera dei gas che raggiungono temperature molto più alte rispetto alla superficie stellare.
Brillamenti esplosivi sono comuni sul Sole e prevedibili su stelle che possiedono una struttura interna simile a quella del nostro Sole. Stelle piccole come VB10 dovrebbero avere una struttura interna più semplice e quindi non dovrebbero generare quelle correnti elettriche che sono richieste dai campi magnetici che producono i brillamenti.
Oltre a condurre ad una comprensione maggiore sulla struttura interna delle piccolissime nane rosse, questi risultati inattesi possono far luce anche sulle stelle nane brune. Le nane brune rappresentano una classe di oggetti astronomici conosciuti da molto tempo: troppo piccole per emettere luce come una normale stella per mezzo di reazioni di fusione nucleare, sono troppo grandi per essere considerate pianeti.
"Dato che la stella VB10 è quasi una stella nana bruna, è probabile che anche le nane brune abbiano un forte campo magnetico" afferma Linsky. "Per confermare questa previsione sarà necessario cercare altri brillamenti"
Un lampo a 150.000 gradi
La stella VB10 e la sua compagna Gliese 752A formano un sistema binario localizzato a 19 anni luce di distanza dalla Terra nella costellazione dell’Acquila. Gliese 752A è una nana rossa con una massa pari a un terzo della massa del nostro Sole e con un diametro appena superiore alla metà. Al contrario, VB10 è fisicamente più piccola del pianeta Giove e con una massa pari appena al 9% del nostro Sole. Questa stella molto debole è vicina al limite minimo di massa per essere una vera stella (0,8 masse solari). Al di sotto di questo limite i processi di fusione nucleare, secondo i modelli correnti, non possono aver luogo.
Il 12 ottobre 1994 un team guidato da Linsky ha utilizzato lo spettrografo GHRS (Goddard High Resolution Spectrograph) per eseguire un’esposizione di un’ora della VB10. Nessuna emissione sensibile di radiazione ultravioletta è stata registrata fino agli ultimi cinque minuti quando è stato registrato un forte brillamento. Sebbene la normale superficie stellare abbia una temperatura di 2500 °C, il GHRS ha rilevato un improvviso lampo di 150.000 gradi nell’atmosfera esterna della stella. Linsky attribuisce questo rapido riscaldamento alla presenza di un intenso, ma instabile, campo magnetico.
Il lavoro interno di una dinamo stellare
Prima delle osservazioni Hubble gli astronomi pensavano che i campi magnetici delle stelle richiedessero lo stesso processo dinamico che crea i campi magnetici del Sole. Nel modello solare classico il riscaldamento generato dalle reazioni nucleari di fusione al centro della stella fuoriesce attraverso la zona radiativa che si trova appena all’esterno del nucleo. Il calore viaggia poi dalla zona radiativa verso la superficie attraverso una zona convettiva. In questa zona il calore sale in superficie con trasporto di materia, in maniera simile a quello che avviene in una pentola di acqua riscaldata da un fornello.
Le dinamo, che accelerano gli elettroni per creare forze magnetiche, si formano quando l’interno di una stella ruota più velocemente rispetto alla superficie.
Recenti studi sul Sole indicano che la sua zona convettiva ruota pressoché alla stella velocità per tutto il suo spessore. Questo significa che la dinamo solare deve realizzarsi nel sottostante nucleo radiativo che si muove più rapidamente.
L’enigma consiste nel fatto che questa stella con una massa al di sotto del 20% della massa solare non possiede un nucleo radiativo: il calore viene trasportato solo per convezione. Le osservazioni dell’Hubble suggeriscono che all’interno di queste stelle potrebbe attivarsi un nuovo tipo di dinamo magnetica.