Scoperto il primo pianeta gigante intorno ad una nana bianca, ma sta evaporando: il sistema solare potrebbe avere lo stesso destino

Utilizzando il Very Large Telescope dell’ESO, i ricercatori hanno scoperto il primo pianeta in evaporazione in orbita intorno ad una nana bianca

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Utilizzando il Very Large Telescope dell’ESO, i ricercatori hanno scoperto per la prima volta le prove di un pianeta gigante associato ad una nana bianca. Il pianeta orbita la calda nana bianca (i resti di una stella simile al sole) a distanza ravvicinata, spogliandosi della sua atmosfera e formando un disco di gas intorno alla stella. Questo sistema unico indica come potrebbe essere il nostro sistema solare in un lontano futuro.

Lo studio, pubblicato su Nature, che ha portato a questa scoperta è stato guidato dal ricercatore Boris Gänsicke dell’University of Warwick (Regno Unito). Il team ha esaminato circa 7.000 nane bianche osservate dallo Sloan Digital Sky Survey e ha scoperto che una era diversa dalle altre. Analizzando le leggere variazioni nella luce della 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 legato a qualche tipo di resti planetari”, ha spiegato Gänsicke.

Per avere una migliore idea delle proprietà di questa insolita stella, rinominata WDJ0914+1914, il team l’ha analizzata con lo strumento X-shooter sul Very Large Telescope dell’ESO nel Deserto di Atacama, in Cile. Queste osservazioni hanno confermato la presenza di idrogeno, ossigeno e zolfo associati alla nana bianca. Studiando i dettagli, il team ha scoperto che questi elementi erano in un disco di gas che vortica nella nana bianca e che non proviene dalla stella stessa. “Sono servite alcune settimane di difficilissime riflessioni per comprendere che l’unico modo per creare un disco simile è l’evaporazione di un pianeta gigante”, ha detto Matthias Schreiber (University of Valparaiso, in Cile), che ha elaborato l’evoluzione passata e futura di questo sistema.

Le quantità di idrogeno, ossigeno e zolfo rilevate sono simili a quelle trovate nei profondi strati atmosferici dei pianeti ghiacciati giganti, come Nettuno e Urano.  Se un pianeta simile stesse orbitando vicino ad una nana bianca calda, la radiazione ultravioletta estrema della stella eliminerebbe i suoi strati esterni e parte del gas eliminato vorticherebbe in un disco, che si accumulerebbe sulla nana bianca. Questo è quello che gli scienziati credono stia accadendo intorno a WDJ0914+1914: il primo pianeta in evaporazione in orbita intorno ad una nana bianca.

stella k esopianetaCombinando i dati osservazionali con i modelli teorici, il team di astronomi di Regno Unito, Cile e Germania è stato in grado di dipingere un’immagine più chiara di questo sistema unico. La nana bianca è piccola e, a 28.000°C (5 volte la temperatura del sole), estremamente calda. Al contrario, il pianeta è ghiacciato e grande, almeno il doppio della stella. Poiché orbita la nana bianca calda a distanza ravvicinata, compiendo il suo percorso intorno ad essa in soli 10 giorni, i fotoni ad alta energia della stella stanno facendo gradualmente sparire l’atmosfera del pianeta. La maggior parte del gas scappa via, ma parte di esso è trascinato in un disco che vortica nella stella ad un tasso di 3.000 tonnellate al secondo. È questo disco che rende visibile il pianeta simile a Nettuno, che altrimenti sarebbe nascosto.

Questa è la prima volta in cui possiamo misurare le quantità di gas come ossigeno e zolfo nel disco, che forniscono indicazioni sulla composizione delle atmosfere degli esopianeti”, ha detto Odette Toloza (University of Warwick), che ha sviluppato un modello per il disco di gas intorno alla nana bianca. “La scoperta apre anche una nuova finestra sul destino finale dei sistemi planetari”, ha aggiunto Gänsicke.

esopianeta
Rappresentazione artistica di un esopianeta

Le stelle come il nostro sole bruciano idrogeno nei loro nuclei per la maggior parte delle loro vite. Una volta esaurito questo combustibile, diventano giganti rosse, divenendo centinaia di volte più grandi e inghiottendo i pianeti vicini. Nel caso del sistema solare, questo includerà Mercurio, Venere e persino la Terra, che saranno tutti consumati dal sole gigante rossa in circa 5 miliardi di anni. Alla fine, le stelle come il sole perdono i loro strati esterni, lasciando dietro solo il nucleo bruciato, ossia una nana bianca. Questi resti stellari possono ancora accogliere pianeti e si ritiene che molti di questi sistemi stellari esistano nella nostra galassia. Tuttavia, finora, gli scienziati non avevano mai trovato prove di un pianeta gigante che sopravvive intorno ad una nana bianca. La rilevazione di un esopianeta intorno a WDJ0914+1914, a circa 1500 anni luce nella costellazione del Cancro, potrebbe essere il primo di molti in orbita intorno a simili stelle.

Credit: Walter Robinson/Lehigh University

Secondo i ricercatori, l’esopianeta scoperto con l’aiuto dello X-shooter dell’ESO orbita la nana bianca ad una distanza di soli 10 milioni di chilometri (15 volte il raggio solare), che avrebbe dovuto essere all’interno della gigante rossa. L’insolita posizione del pianeta implica che ad un certo punto dopo che la stella è diventata una nana bianca, il pianeta si sia avvicinato ad essa. Gli astronomi credono che questa nuova orbita possa essere il risultato di interazioni gravitazionali con altri pianeti nel sistema, che significa che più di un pianeta potrebbe essere sopravvissuto alla violenta transizione della sua stella madre. “Finora, pochissimi astronomi si sono soffermati a riflettere sul destino dei pianeti che orbitano stelle morenti. Questa scoperta di un pianeta che orbita da vicino un nucleo stellare bruciato dimostra con decisione che l’universo sta ripetutamente sfidando le nostre menti per andare oltre le nostre idee consolidate”, ha concluso Gänsicke.