Le nane bianche rappresentano uno degli stadi finali più affascinanti dell'evoluzione stellare, densi residui che testimoniano la morte di stelle simili al nostro Sole. Questi oggetti celesti, caratterizzati da una struttura interna peculiare che li classifica come stelle degeneri, mostrano comportamenti apparentemente paradossali: più massa acquisiscono, più si comprimono. Recentemente, però, un gruppo di sistemi binari di nane bianche ha messo in crisi le previsioni teoriche consolidate, mostrando temperature e dimensioni che non trovano spiegazione nei modelli tradizionali di raffreddamento stellare.
La maggior parte delle coppie di nane bianche note alla scienza completa un'orbita reciproca nel corso di ore o giorni, presentando temperature prossime ai 4.000 gradi Kelvin, coerenti con processi di raffreddamento passivo durati miliardi di anni. Tuttavia, osservazioni recenti hanno rivelato l'esistenza di sistemi binari estremamente compatti, dove le due stelle completano un'orbita in meno di un'ora. Questi sistemi ultrarapidi manifestano caratteristiche anomale: temperature comprese tra 10.000 e 30.000 gradi Kelvin e dimensioni circa doppie rispetto a quanto previsto dalla teoria classica.
Per comprendere questa discrepanza, Lucy Olivia McNeill dell'Università di Kyoto ha guidato un gruppo di ricerca nell'indagine del ruolo delle forze mareali in questi sistemi stellari estremi. Le interazioni mareali, già note per influenzare l'evoluzione orbitale di pianeti giganti gassosi vicini alle loro stelle ospiti, potrebbero costituire la chiave interpretativa mancante. Il team ha sviluppato un modello teorico innovativo capace di stimare l'energia dissipata per attrito mareale all'interno delle nane bianche e di tracciare l'evoluzione termica e orbitale di questi sistemi nel tempo.
I risultati dell'analisi, che rappresentano un avanzamento significativo nella comprensione della fisica dei sistemi binari compatti, dimostrano che le forze mareali esercitano un'influenza determinante sull'evoluzione di queste stelle. Il meccanismo identificato dai ricercatori è particolarmente efficace quando una nana bianca più piccola ma più densa orbita attorno a una compagna di massa inferiore ma dimensioni maggiori. L'attrazione gravitazionale genera deformazioni cicliche che dissipano energia sotto forma di calore interno, innescando un processo di riscaldamento mareale che può mantenere temperature superficiali di almeno 10.000 gradi Kelvin.
Questo apporto energetico aggiuntivo provoca l'espansione della stella, modificando radicalmente le condizioni in cui avviene il trasferimento di massa, la fase cruciale in cui le due stelle iniziano a scambiarsi materiale attraverso il loro lobo di Roche. Secondo il modello proposto, i sistemi binari potrebbero iniziare questa interazione con periodi orbitali tre volte superiori a quanto finora ipotizzato, rivoluzionando la tempistica evolutiva di questi oggetti astronomici. Come sottolinea McNeill, l'aspetto più sorprendente emerso dalla ricerca riguarda proprio la riduzione del periodo orbitale nelle nane bianche più antiche al momento del contatto dei loro lobi di Roche.
Le implicazioni di questa scoperta si estendono ben oltre la fisica stellare teorica, toccando alcuni dei fenomeni più spettacolari e studiati dell'astrofisica contemporanea. I sistemi binari di nane bianche in orbite estremamente strette rappresentano infatti candidati primari per due categorie di eventi cosmici di grande rilevanza scientifica: le supernove di tipo Ia e le variabili cataclismiche. Le supernove di tipo Ia, in particolare, rivestono un ruolo fondamentale in cosmologia come "candele standard" per misurare le distanze nell'universo e hanno contribuito alla scoperta dell'espansione accelerata del cosmo.
La comprensione dettagliata del riscaldamento mareale potrebbe chiarire uno dei dibattiti aperti dell'astrofisica moderna: lo scenario della doppia degenerazione, che ipotizza la fusione di due nane bianche come meccanismo di innesco delle supernove di tipo Ia. Il gruppo di ricerca intende ora applicare il modello sviluppato specificamente ai sistemi binari composti da nane bianche di carbonio-ossigeno, la composizione più comune tra questi oggetti stellari, per verificare se previsioni realistiche sulle temperature supportino effettivamente questo scenario evolutivo. La ricerca potrebbe inoltre fornire elementi cruciali per interpretare le osservazioni future dei rivelatori di onde gravitazionali, poiché sistemi di questo tipo emettono radiazione gravitazionale man mano che le orbite si restringono, fino all'eventuale coalescenza delle due stelle.