Esempio di una stella nana bianca

Alcune stelle diventano nane bianche verso la fine della loro vita. Una stella in questa fase della sua esistenza è superdensa; può avere la massa del sole ma essere grande solo quanto la Terra. Una delle prime nane bianche mai osservate è la compagna di Sirio, nella costellazione del Cane Maggiore. Le due stelle, che formano un sistema binario, sono conosciute come Sirius A e Sirius B.

Nel corso della sua vita, una stella come il sole alla fine brucia tutto il suo combustibile nucleare e, mentre lo fa, la forza di gravità la fa collassare. Allo stesso tempo, i suoi strati esterni si espandono e la stella diventa una gigante rossa. La temperatura al centro di una stella in questa fase rimane alta e il nucleo diventa superdenso come la gravità continua a comprimerlo e i processi nucleari iniziano a convertire l'elio in carbonio e più pesante elementi. Lo strato esterno della gigante rossa alla fine si espande in una nebulosa planetaria, lasciandosi dietro il nucleo caldo e denso, che è una stella nana bianca.

Quando una gigante rossa è diventata una nana bianca, la fusione è cessata e la stella non ha abbastanza energia per contrastare la forza di gravità. Di conseguenza, la materia diventa così compressa che tutti i livelli di energia sono pieni di elettroni e i principi della meccanica quantistica le impediscono di restringersi ulteriormente. A causa di questo processo, c'è un limite alla massa della nana bianca: 1,4 volte la massa del sole. La gravità superficiale è 100.000 volte quella terrestre e l'atmosfera, costituita principalmente da gas leggeri come idrogeno ed elio, è attratta molto vicino alla superficie.

L'astronomo e matematico Friedrich Bessel ipotizzò l'esistenza di Sirio B nel 1844, basandosi sulle osservazioni del molto più visibile Sirio A. L'astronomo Alvan Clark fu il primo a vederlo nel 1862. Osservarlo è difficile perché è più vicino a Sirio A di quanto Mercurio sia al sole, ed è 8.200 più debole di Sirio A. Con un diametro di appena 0,008 quello del sole, è persino più piccolo della Terra, ma la sua massa è dal 97,8 percento al 103,4 percento di quella del sole. È così denso che 1 pollice cubo del suo materiale peserebbe 13,6 tonnellate (15 tonnellate) sulla Terra.

Mentre una gigante rossa brucia, ciò che resta del suo carburante e il nucleo continua a ridursi, il suo campo gravitazionale diventa troppo deboli per contenere gli strati di gas esterni, e iniziano ad allontanarsi, formando ciò che gli astronomi chiamano planetario nebulosa. Un esempio è la pittoresca Nebulosa Elica, conosciuta popolarmente come Occhio di Dio, situata nella costellazione dell'Acquario. La nana bianca al centro della nebulosa continua ad emettere grandi quantità di radiazioni ultraviolette, che riscaldano i gas nella nebulosa e le conferiscono i suoi caratteristici colori.