In un articolo precedente abbiamo trattato di stelle dalle dimensioni gigantesche, più grandi del Sole adesso invece, per controbilanciare, tratteremo delle stelle che hanno dimensioni più piccole del nostro astro.

La maggior parte delle stelle nane deriva dai residui  di astri che hanno già completato la loro evoluzione; nuclei di soli, incredibilmente densi, giunti allo stadio finale  della loro vita e destinati a raffreddarsi fino alla fine dei tempi.

Tali corpi celesti sono rappresentati dalla categoria delle stelle che, durante la loro vita, possedevano una massa compresa tra le 0,8 e le 3,2 masse solari.

Le dimensioni di queste stelle

oscillano dalle migliaia di chilometri fino a qualche chilometro ma con in più una densità elevatissima, quantificabile in svariate tonnellate per cm³.

Per capire meglio le caratteristiche di queste stelle, però, è opportuno iniziare prendendo in considerazione la struttura di un atomo. L’atomo, infatti, è costituito essenzialmente dal vuoto: un atomo di idrogeno è grande complessivamente 10^-10 metri, mentre il solo nucleo è 10.000 volte più piccolo e quindi il tutto è virtualmente comprimibile.

Fatta questa premessa ricordiamo che una stella trascorre tutta la sua vita nello sforzo di contrarsi a causa della forza di gravità. Questo sforzo però viene controbilanciato dalle pressioni interne della stella causate dalle reazioni nucleari che avvengono nel suo nucleo.

Quando una stella, però, esaurisce il suo combustibile le reazioni nucleari cessano e la pressione che fino a quel momento sosteneva l’astro viene a mancare. A questo punto la forza di gravità, ovvero la tendenza della stella a contrarsi, ha il predominio sulla pressione e questo fa sì che l’astro inizi una fase di contrazione che causerà un aumento della densità della materia presente.

Durante questa contrazione gli atomi si compattano ed in pratica il vuoto che compone queste particelle viene a ridursi a tal punto in cui sarà la pressione degli elettroni stessi e contrastare la forza di gravità e arrestare quindi il processo di contrazione della stella.

Mentre tutto questo avviene nelle regioni centrali dell'astro, le regioni esterne invece vengono espulse nello spazio, avvolgendo quel che rimane della stella e dando origine a quello che gli astronomi chiamano nebulosa planetaria: una estesa nube di gas intorno ad un piccolo puntino luminoso.

Quando poi, con il passare del tempo, tutta la materia in espansione si sarà dispersa nello spazio a quel punto dalla nebulosa emergerà il nucleo della stella collassata, denominata nana bianca, che proseguirà il suo processo di raffreddamento fino al suo totale spegnimento.

Un altro prodotto finale dell'evoluzione stellare sono le cosiddette stelle di neutroni.

Una stella infatti è destinata a terminare la sua vita come una nana bianca quando la sua massa è compresa tra le 0,8 e 1,4 masse solari, ma quando la massa è maggiore di questo limite, conosciuto come limite di Chandrasekhar, la pressione degli elettroni non è più sufficiente ad arrestare la contrazione e di conseguenza la contrazione della stella procede verso un nuovo stato degenere della materia.

Quando la densità della materia arriva allo spaventoso stato di 1 miliardo di kg. per cm³ sono i nuclei degli atomi stessi ad opporre resistenza alla gravità. Tutto lo spazio vuoto che inizialmente era presente sparisce, i nuclei atomici si toccano ed i protoni e gli elettroni si fondono tra loro. Ciò che infine resta è una palla di materia degenere composta esclusivamente da neutroni e non più grande di una decina di chilometri.

Una caratteristica interessante di questo tipo di stella è che durante la contrazione essa aumenta vertiginosamente la sua rotazione in base al principio di conservazione del momento angolare, proprio come un pattinatore che ruotando su se stesso chiude le braccia, dando origine al fenomeno delle pulsar.

Le pulsar quindi sono stelle di neutroni rotanti dotate di potenti campi magnetici capaci di raggiungere livelli migliaia di miliardi di volte superiori a quelli presenti sul Sole e, per ragioni ancora sconosciute, con l’asse di rotazione non allineato con l’asse del campo magnetico. Questo comunque spiega il fenomeno della pulsazione che viene rilevato. Infatti la radiazione che la stella emana viene rilasciata esclusivamente in prossimità dei poli magnetici rendendo quest’ultima come un vero e proprio faro che emette un segnale intermittente di straordinaria regolarità che può competere con i migliori orologi atomici.