Il telescopio spaziale James Webb si è già dimostrato abile nello scrutare il passato, riprendendo oggetti a distanze enormi, ma una nuova svolta potrebbe aver visto il potente strumento agire quasi come una sfera di cristallo scientifica, guardando il lontano futuro del Sistema Solare. Webb, in particolare, ha realizzato l’osservazione diretta di due esopianeti in orbita attorno a due diverse stelle morte, o “nane bianche”.
Non solo gli esopianeti assomigliano molto ai giganti gassosi del Sistema Solare Giove e Saturno, ma le nane bianche fungono anche da analoghi al destino del Sole. Quando il Sole si trasformerà esso stesso in una nana bianca, il cambiamento probabilmente distruggerà i pianeti interni del Sistema Solare, fino a Giove.
“Sono stati scoperti pochissimi pianeti attorno alle stelle nane bianche. Ciò che è straordinario in questi due candidati pianeti è che sono più simili ai pianeti del nostro Sistema Solare esterno per temperatura, età, massa e separazione orbitale rispetto a qualsiasi altro pianeta trovato in precedenza”, ha detto a Space.com Susan Mullaly, astronoma dello Space Telescope Science Institute e autrice principale della ricerca, pubblicata sul sito di arXiv e che quindi deve ancora essere sottoposta a revisione paritaria. “Questo ci offre la prima possibilità di vedere come appare un sistema planetario dopo la morte della sua stella”.
Un’istantanea del nostro futuro
Gli esopianeti candidati sono stati osservati direttamente dal Mid-Infrared Instrument (MIRI) di Webb mentre orbitano attorno alle nane bianche WD 1202-232 e WD 2105-82. Un candidato esopianeta si trova a una distanza dalla propria nana bianca madre pari a circa 11,5 volte la distanza tra la Terra e il Sole. L’altro candidato si trova più lontano dalla sua stella madre morta, a una distanza di circa 34,5 volte la separazione tra il nostro pianeta e la stella.
Le masse dei pianeti sono attualmente incerte, con Mullaly e colleghi che le stimano tra 1 e 7 volte quella di Giove, il pianeta più massiccio del Sistema Solare.
Quando, tra circa 5 miliardi di anni, il Sole esaurirà la sua riserva di carburante per i processi di fusione nucleare che hanno luogo al suo centro, si gonfierà come una gigante rossa. La fusione nucleare, tuttavia, continuerà nei suoi strati esterni. Ciò vedrà gli strati esterni della nostra stella estendersi fino a Marte, inghiottendo Mercurio, Venere, la Terra e forse lo stesso Pianeta Rosso. Alla fine, questi strati esterni si raffredderanno, lasciando un nucleo stellare fumante, una nana bianca, circondato da una nebulosa planetaria di materia stellare esaurita.
Queste rilevazioni di esopianeti, tuttavia, suggeriscono cosa potrebbe accadere ai pianeti oltre Marte, ai giganti gassosi Giove e Saturno, quando il Sole morirà. “Si prevede che il nostro Sole si trasformerà in una stella nana bianca tra 5 miliardi di anni”, ha detto Mullaly. “Ci aspettiamo che i pianeti siano proiettati verso l’esterno, in orbite più ampie, dopo la morte di una stella. Quindi, se si riporta indietro l’orologio su questi esopianeti candidati, ci si aspetterebbe che questi abbiano avuto separazioni orbitali simili a Giove e Saturno. Se saremo in grado di confermare questi pianeti, essi forniranno la prova diretta che pianeti come Giove e Saturno possono sopravvivere alla morte della loro stella madre”.
Inoltre, le nane bianche al centro di questa scoperta sono inquinate da elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, che gli astronomi chiamano “metalli”. Ciò potrebbe suggerire cosa accadrà ai corpi nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove dopo la morte del Sole. “Sospettiamo che i pianeti giganti causino inquinamento da metalli spingendo comete e asteroidi sulla superficie delle stelle”, ha spiegato Mullaly. “L’esistenza di questi pianeti rafforza la connessione tra l’inquinamento da metalli e i pianeti. Poiché dal 25% al 50% delle nane bianche mostrano questo tipo di inquinamento, significa che i pianeti giganti sono comuni attorno alle stelle nane bianche”.
Una rara rilevazione diretta di un esopianeta
Dalla scoperta dei primi esopianeti a metà degli anni ’90, gli astronomi hanno scoperto circa 5.000 mondi orbitanti attorno a stelle al di fuori del Sistema Solare. Secondo la Planetary Society, ad aprile 2020, solo 50 di questi esopianeti erano stati scoperti con l’imaging diretto. Questo perché qualsiasi luce proveniente da un pianeta a distanze così grandi viene solitamente sopraffatta dall’intensa luce della stella madre di quel pianeta, rendendo l’avvistamento diretto di un esopianeta simile all’avvistamento di una lucciola sulla luce di un faro.
Di conseguenza, gli esopianeti vengono solitamente visti dall’effetto che hanno sulla luce della loro stella, causando un calo nell’emissione luminosa mentre “transitano” davanti alla faccia della stella, o attraverso un movimento di “oscillazione” a causa dell’attrazione gravitazionale.
“Abbiamo ripreso direttamente questi due esopianeti, il che significa che abbiamo scattato le loro foto e vediamo la luce prodotta dal pianeta stesso“, ha detto Mullaly. “La maggior parte degli esopianeti scoperti sono stati trovati utilizzando il metodo del transito o misurando il movimento della stella. Questi metodi indiretti tendono a favorire i pianeti molto più vicini alla stella. L’imaging diretto è migliore per trovare pianeti più lontani dalla stella, a separazioni orbitali più ampie”.
L’esperta ha spiegato che, individuando direttamente questi pianeti, il telescopio spaziale James Webb ha aperto la possibilità di studiare ulteriormente questi mondi; gli scienziati possono ora iniziare a studiare cose come la composizione delle atmosfere dei pianeti e misurare direttamente le loro masse e temperature. Mullaly ha aggiunto che non tutto ciò che lei e il suo team hanno scoperto su questi esopianeti era previsto e che queste stranezze potrebbero cambiare il modo in cui gli astronomi pensano agli esopianeti come questi in generale.
In alternativa, le strane caratteristiche dei mondi presi di mira potrebbero offrire indizi allettanti nella direzione delle esolune tanto cercate. “Se questi sono pianeti, allora è sorprendente che non siano così rossi nel medio infrarosso come potremmo aspettarci. La quantità di luce raccolta da Webb a 5 e 7 micron è più brillante di quanto potremmo aspettarci per entrambi i candidati esopianeti, date le loro dimensioni e quanto sono luminosi a 15 micron“, ha concluso Mullaly. “Ciò potrebbe mettere alla prova la nostra comprensione della fisica e della chimica delle atmosfere degli esopianeti. O forse significa che c’è un’altra fonte di luce, come una luna riscaldata in orbita attorno al pianeta“.
