Queste stelle sono l'ultimo stadio dell'evoluzione delle stelle di massa piccola e medio-piccola cha un tempo erano come il nostro Sole. In età avanzata, questi astri si trasformano in giganti rosse e, alla fine, il materiale soffice esterno viene spazzato via e i loro nuclei si contraggono in nane bianche dense e infuocate. Le nane bianche sono quindi di piccole dimensioni, con una bassissima luminosità e un colore tendente al bianco. Il nostro sole si evolverà in una nana bianca in circa 5 miliardi di anni. Ma "la superficie di [questa] nana bianca cambia completamente da un lato all'altro", ha detto Ilaria Caiazzo, ricercatrice post-dottorato al Caltech che ha condotto un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature. "Quando mostro le osservazioni alle persone, rimangono sbalordite".

La nuova nana bianca, soprannominata Giano dal dio romano bifronte che può guardare contemporaneamente futuro e passato, è stata inizialmente scoperta dalla Zwicky Transient Facility (ZTF), uno strumento che scansiona i cieli ogni notte dall'Osservatorio Palomar del Caltech vicino a San Diego.

Caiazzo era alla ricerca di nane bianche altamente magnetizzate, come l'oggetto noto come ZTF J1901+1458, che lei e il suo team hanno trovato in precedenza. Un oggetto candidato si è distinto per i suoi rapidi cambiamenti di luminosità, quindi Caiazzo ha deciso di indagare ulteriormente con lo strumento CHIMERA a Palomar, così come HiPERCAM sul Gran Telescopio Canarias nelle Isole Canarie in Spagna. Questi dati hanno confermato che Giano ruota sul proprio asse ogni 15 minuti.
Successive osservazioni fatte con l'Osservatorio WM Keck in cima a Maunakea alle Hawaii hanno rivelato la drammatica doppia natura della nana bianca.

 

La dicotomia di Giano

I dati spettroscopici hanno hanno rilevato la curiosa dicotomia, solo idrogeno su una faccia, solo elio sull'altra. Ma come fa una nana bianca sola nello spazio ad avere due metà così diverse?
Il team riconosce di essere sconcertato ma ha escogitato alcune possibili teorie.

Un'idea è che potremmo assistere a Giano che sta attraversando una rara fase di evoluzione della nana bianca.
"Non tutte, ma alcune nane bianche passano dall'essere dominate dall'idrogeno all'elio sulla loro superficie", ha spiegato Caiazzo. "Potremmo aver colto una di queste nane bianche sul fatto".
Dopo la formazione di una nana bianca, gli elementi più pesanti affondano nel nucleo mentre quelli più leggeri (l'idrogeno è il più leggero di tutti) galleggiano verso l'alto. Ma col passare del tempo, mentre le nane bianche si raffreddano, si pensa che i materiali si mescolino. In alcuni casi, l'idrogeno si miscela all'interno e viene diluito in modo tale che l'elio diventi prevalente. Giano potrebbe essere in questo momento di transizione ma, se così fosse, perché la transizione avviene in modo così disgiunto, con una parte che si evolve prima dell'altra?

La risposta, secondo il team scientifico, potrebbe trovarsi nei campi magnetici.
"I campi magnetici attorno ai corpi cosmici tendono ad essere asimmetrici, o più forti da un lato", ha detto Caiazzo. "I campi magnetici possono impedire la miscelazione dei materiali. Quindi, se il campo magnetico è più forte da un lato, allora quel lato avrebbe meno miscelazione e quindi più idrogeno".

Nel secondo scenario, i campi magnetici cambino la pressione e la densità dei gas atmosferici.
"I campi magnetici possono portare a pressioni di gas più basse nell'atmosfera, e questo può consentire la formazione di un 'oceano' di idrogeno dove i campi magnetici sono più forti", ha affermato il coautore James Fuller, professore di astrofisica teorica al Caltech. "Non sappiamo quale di queste teorie sia corretta ma non possiamo pensare a nessun altro modo per spiegare i lati asimmetrici senza campi magnetici".

Per aiutare a risolvere il mistero, il team spera di trovare più nane bianche simili a Giano con l'indagine del cielo di ZTF.