Scoperto per la prima volta un pianeta in evaporazione attorno a una stella morente

“È stata una di quelle scoperte casuali”, afferma il ricercatore Boris Gänsicke, dell’Università di Warwick nel Regno Unito, che ha guidato lo studio, pubblicato nei giorni scorsi su Nature. Il team ha ispezionato circa 7.000 nani bianchi osservati da Sloan Digital Sky Survey e ne ha trovato uno diverso da qualsiasi altro. Analizzando sottili variazioni della luce dalla stella, hanno trovato tracce di elementi chimici in quantità che gli scienziati non avevano mai osservato prima in una nana bianca. “Sapevamo che doveva esserci qualcosa di eccezionale in questo sistema e abbiamo ipotizzato che potesse essere correlato a qualche tipo di residuo planetario”.

Una stella insolita

Per avere una migliore idea delle proprietà di questa insolita stella, chiamata WDJ0914 + 1914, il team lo ha analizzato con lo strumento X sul Very Large Telescope dell’ESO, nel deserto cileno di Atacama. Queste osservazioni di follow-up hanno confermato la presenza di idrogeno, ossigeno e zolfo associati alla nana bianca. Studiando i dettagli precisi negli spettri presi dallo strumento X, il team ha scoperto che questi elementi erano in un disco di gas che turbinava nella nana bianca e non provenivano dalla stella stessa.

“Ci sono volute alcune settimane di duro pensiero per capire che l’unico modo per realizzare un disco del genere è l’evaporazione di un pianeta gigante”, afferma Matthias Schreiber dell’Università di Valparaiso in Cile, che ha calcolato l’evoluzione passata e futura di questo sistema.

L’evaporazione di un pianeta gigante

Le quantità rilevate di idrogeno, ossigeno e zolfo sono simili a quelle che si trovano negli strati atmosferici profondi di pianeti ghiacciati e giganti come Nettuno e Urano. Se un tale pianeta stesse orbitando vicino a una nana bianca calda, l’estrema radiazione ultravioletta della stella eliminerebbe i suoi strati esterni e parte di questo gas strippato ruoterebbe in un disco, che si accumulerebbe sulla nana bianca. Questo è ciò che gli scienziati pensano di vedere intorno a WDJ0914 + 1914: il primo pianeta in evaporazione in orbita attorno a una nana bianca.

Combinando i dati osservativi con modelli teorici, il team di astronomi del Regno Unito, del Cile e della Germania è stato in grado di dipingere un’immagine più chiara di questo sistema unico. La nana bianca è piccola e, a una temperatura di 28000 gradi Celsius (cinque volte la temperatura del Sole), estremamente calda.

Al contrario, il pianeta è ghiacciato e grande, almeno il doppio della stella. Poiché orbita attorno alla nana bianca calda a distanza ravvicinata, facendosi strada intorno ad essa in soli dieci giorni, i fotoni ad alta energia della stella stanno gradualmente soffiando via l’atmosfera del pianeta. La maggior parte dei gas fuoriesce, ma alcuni vengono trascinati in un disco che vortica nella stella a una velocità di 3.000 tonnellate al secondo. È questo disco che rende visibile il pianeta simile a Nettuno altrimenti nascosto.

La composizione delle atmosfere di esopianeti

“Questa è la prima volta che possiamo misurare la quantità di gas come ossigeno e zolfo nel disco, che fornisce indizi sulla composizione delle atmosfere di esopianeti”, afferma Odette Toloza dell’Università di Warwick, che ha sviluppato un modello per il disco di gas che circonda la nana bianca.

“La scoperta apre anche una nuova finestra sul destino finale dei sistemi planetari”, aggiunge Gänsicke.

Stelle come il nostro Sole bruciano idrogeno nei loro nuclei per la maggior parte della loro vita. Una volta esaurito questo carburante, si gonfiano in giganti rossi, diventando centinaia di volte più grandi, inghiottendo i pianeti vicini. Nel caso del Sistema Solare, questo includerà Mercurio, Venere e persino la Terra, che saranno consumati dal Sole rosso gigante in circa cinque miliardi di anni.

Alla fine, le stelle simili al Sole perdono i loro strati esterni, lasciando solo un nucleo bruciato, una nana bianca. Tali resti stellari possono ancora ospitare pianeti e si ritiene che molti di questi sistemi stellari esistano nella nostra galassia. Tuttavia, fino ad ora, gli scienziati non avevano mai trovato prove di un pianeta gigante sopravvissuto attorno a una nana bianca.

Il rilevamento di un esopianeta in orbita attorno a WDJ0914 + 1914, situato a circa 1500 anni luce di distanza nella costellazione del Cancro, potrebbe essere il primo di molti orbitanti attorno a tali stelle.

Da gigante rosso a nana bianca

Secondo i ricercatori, l’esopianeta in orbita attorno alla nana bianca a una distanza di soli 10 milioni di chilometri, o 15 volte il raggio solare, sarebbe stato in profondità nel gigante rosso. La posizione insolita del pianeta implica che ad un certo punto, dopo che la stella ospite è diventata una nana bianca, il pianeta si è avvicinato ad esso. Gli astronomi ritengono che questa nuova orbita potrebbe essere il risultato di interazioni gravitazionali con altri pianeti nel sistema, il che significa che più di un pianeta potrebbe essere sopravvissuto alla transizione violenta della sua stella ospite.

“Fino a poco tempo fa, pochissimi astronomi si sono fermati per meditare sul destino dei pianeti in orbita attorno alle stelle morenti. Questa scoperta di un pianeta in orbita attorno a un nucleo stellare bruciato dimostra con forza che l’Universo sfida le nostre menti ad andare oltre le nostre idee stabilite”, conclude Gänsicke.

 

 

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