Scrutando nel cuore di due sistemi di stelle doppie esplose da poco tempo, chiamate stelle variabili cataclismatiche, l’HST ha sorpreso i ricercatori scoprendo che le stelle nane bianche sono più fredde nelle fasi immediatamente successive all’esplosione di quanto non ci si aspettasse e la loro rotazione è più lenta rispetto alle previsioni teoriche.
Questa è un’illustrazione artistica che rappresenta di un tipo particolare di stelle doppie chiamate variabili cataclismatiche. Il sistema consiste in una stella nana bianca – una stella ad alta densità, collassata fino a raggiungere le dimensioni della Terra – e una compagna che è una stella normale, simile al Sole anche se di dimensioni minori. Le stelle orbitano con un periodo inferiore alle tre ore e sono così vicine fra loro che l’intero sistema binario ci starebbe all’interno del nostro Sole. La loro estrema vicinanza fa sì che del gas proveniente dalla stella normale venga risucchiato verso la nana bianca disponendosi attorno e formando un disco.
Il disco di gas collassa periodicamente sulla nana bianca e scatena un’esplosione di energia cinetica chiamata esplosione di stella nova nana. Tale esplosione equivale a cento milioni di volte l’energia che avrebbe prodotto l’esplosione di tutte le testate nucleari, sia americane che russe, durante la guerra fredda nel suo momento di maggior tensione. L’idrogeno si riversa sulla superficie della nana e si accumula fino ad innescare le reazioni di fusione termonucleare e quindi una classica esplosione di nova che è 10.000 volte più energetica dello scoppio della nova nana. Dopo l’esplosione riprende il processo di ricarica.
Sion e i suoi collaboratori hanno studiato le due variabili cataclismatiche maggiormente conosciute, la VW Hydri e la U Geminorum. Le osservazioni spettroscopiche sono state eseguite proprio qualche giorno dopo la loro eruzione, prima che si formasse un altro disco di gas ad oscurare l’osservazione diretta della nana bianca.
La più grande sorpresa è stata che i periodi di rotazione delle stelle nane bianche (circa quattro minuti per la U Geminorum e circa un minuto per la VW Hydri) sono così lunghi che i dischi dovrebbero scontrarsi contro le lente superfici delle loro stelle. Il calore prodotto dalla collisione dei gas (da alcune centinaia di migliaia di gradi fino a un milione di gradi) dovrebbe generare radiazioni x che invece non sono mai state osservate. Gli astronomi ipotizzano allora che la rotazione della nana bianca debba essere pressoché uguale alla rotazione del disco di gas in modo tale che il contatto tra i due sia meno violento.
In ogni caso i risultati dell’Hubble contraddicono queste conclusioni. L’accumulo di gas in rotazione, che dura diversi milioni di anni, dovrebbe aumentare la rotazione delle stelle nane bianche, ma questo non è stato riscontrato. "Probabilmente intervengono altri meccanismi che tendono a frenarne la rotazione" afferma Sion.
Le osservazioni dell’Hubble ci hanno fornito anche la prima misurazione diretta del processo di raffreddamento che segue il riscaldamento dovuto all’esplosione della nana bianca. I ricercatori hanno scoperto che, sebbene il disco di gas surriscaldi la superficie della stella di migliaia di gradi kelvin, queste temperature sono ancora troppo basse rispetto alle previsioni delle teorie standard.
Sebbene queste debolissime stelle esplosive siano conosciute da circa 30 anni, l’Hubble ha consentito per la prima volta la loro osservazione diretta fornendo indicazioni utili per testare le teorie formulate fino ad ora. "In qualche modo – afferma Sion – questa energia viene dissipata sulla superficie piuttosto che concentrarsi nella zona di incontro con il disco".
I risultati dell’Hubble mostrano anche che la proporzione tra gli elementi chimici presenti nelle atmosfere delle nane bianche è significativamente diversa rispetto alla proporzione presente nell’atmosfera del Sole. Questo è probabilmente dovuto al fatto che gli elementi più pesanti che ricadono sulla nana vengono rapidamente portati sotto lo strato superficiale dall’enorme campo gravitazionale e dalla turbolenza associata all’accumulo del disco di gas.
Ulteriori osservazioni programmate per il 1995-96 tenteranno di risolvere questi misteri.
Gli astronomi del team includono: E.M. Sion e Min Huang (Villanova University); Paula Szkody (University of Washington); Ivan Hubeny (NASA Goddard Space Flight Center); Fuhua Cheng (University of Maryland).