"È stata una di quelle scoperte serendipiche", afferma il ricercatore Boris Gänsicke dell'Università di Warwick (Regno Unito), che ha guidato lo studio pubblicato oggi su Nature. Il team ha studiato circa 7000 nane bianche osservate dallo Sloan Digital Sky Survey e ha scoperto che una era diversa dalle altre. Analizzando le sottili 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 questo sistema doveva avere qualcosa di eccezionale e abbiamo ipotizzato che potesse essere legato a qualche tipo di residuo planetario", hanno detto.
Per saperne di più sulle proprietà di questa insolita stella, chiamata WDJ0914+1914, il team l'ha analizzata con lo strumento X-shooter del Very Large Telescope (VLT) dell'ESO nel deserto di Atacama in Cile. Queste osservazioni di follow-up hanno confermato la presenza di idrogeno, ossigeno e zolfo associati alla nana bianca. Studiando i dettagli degli spettri ripresi dall'X-shooter dell'ESO, il team ha scoperto che questi elementi si trovavano in un disco di gas che vorticava verso la nana bianca e non provenivano dalla stella stessa.
"Ci sono volute diverse settimane di lavoro per arrivare alla conclusione che l'unico modo per creare un disco di questo tipo è l'evaporazione di un pianeta gigante", ha dichiarato Matthias Schreiber dell'Università di Valparaiso in Cile, che ha calcolato l'evoluzione passata e futura di questo sistema. Le quantità di idrogeno, ossigeno e zolfo rilevate sono simili a quelle che si trovano negli strati atmosferici profondi di pianeti giganti ghiacciati come Nettuno e Urano. Se un pianeta di questo tipo orbitasse vicino a una nana bianca calda, l'estrema radiazione ultravioletta della stella lo priverebbe dei suoi strati esterni e una parte di questo gas così ridotto si trasformerebbe in un disco, accorpandosi alla nana bianca. Questo è ciò che gli scienziati pensano di vedere attorno a WDJ0914+1914: il primo pianeta in evaporazione in orbita attorno a una nana bianca.
Combinando dati osservativi e modelli teorici, il team di astronomi provenienti da Regno Unito, Cile e Germania è riuscito a definire un quadro più chiaro di questo sistema unico. La nana bianca è piccola ed estremamente calda: 28 000 gradi Celsius (cinque volte la temperatura del Sole). Il pianeta, invece, è ghiacciato e grande, almeno il doppio della stella. Poiché orbita intorno alla nana bianca calda a distanza ravvicinata, compiendo l'orbita completa in soli 10 giorni, i fotoni ad alta energia della stella stanno gradualmente eliminando la sua atmosfera. La maggior parte del gas fuoriesce, ma una parte rimane intrappolata in un disco che vortica intorno alla stella a una velocità di 3 000 tonnellate al secondo. È questo disco che rende visibile il pianeta simile a Nettuno, altrimenti nascosto.
"È la prima volta che possiamo misurare le quantità di gas come l'ossigeno e lo zolfo nel disco, il che fornisce indizi sulla composizione delle atmosfere degli esopianeti", spiega Odette Toloza dell'Università di Warwick, che ha sviluppato un modello del disco di gas che circonda la nana bianca.
"La scoperta apre anche una nuova finestra per saperne di più sul destino finale dei sistemi planetari", aggiunge Gänsicke.
Le stelle come il nostro Sole bruciano idrogeno nel loro nucleo per la maggior parte della loro vita. Una volta esaurito questo combustibile, si gonfiano, diventando stelle giganti rosse, centinaia di volte più grandi e inghiottendo i pianeti vicini. Nel caso del Sistema Solare, questo include Mercurio, Venere e persino la Terra, che sarà consumata dalla gigante rossa del Sole tra circa 5 miliardi di anni. Alla fine, le stelle simili al Sole perdono i loro strati esterni, lasciandosi dietro solo un nucleo morente, una nana bianca. Questi resti stellari possono ancora ospitare pianeti e si ritiene che esistano molti sistemi stellari di questo tipo nella nostra galassia. Tuttavia, finora gli scienziati non hanno mai trovato prove di un pianeta gigante sopravvissuto intorno a una nana bianca. L'individuazione di un esopianeta in orbita attorno a WDJ0914+1914, situato a circa 1.500 anni luce di distanza nella costellazione del Cancro, potrebbe essere il primo di molti che orbitano attorno a tali stelle.
Secondo il team di ricerca, l'esopianeta scoperto con l'aiuto dello strumento X-shooter dell'ESO orbita attorno alla nana bianca a una distanza di soli 10 milioni di chilometri, ovvero 15 volte il raggio solare, indicando che in passato doveva essere sommerso nelle profondità della stella gigante rossa. L'insolita posizione del pianeta implica che, a un certo punto, dopo che la stella ospite è diventata una nana bianca, il pianeta si è avvicinato ad essa. Gli astronomi ritengono che questa nuova orbita possa essere il risultato di interazioni gravitazionali con altri pianeti del sistema, il che significa che più di un pianeta potrebbe essere sopravvissuto alla violenta transizione dalla sua stella ospite.
"Fino a poco tempo fa, pochissimi astronomi si erano soffermati a pensare al destino dei pianeti che orbitano attorno a stelle morenti. Questa scoperta di un pianeta che orbita attorno a un nucleo stellare finito dimostra che l'Universo sfida sempre di più le nostre menti, spingendoci ad andare oltre le nostre idee consolidate", conclude Gänsicke.
Informazioni aggiuntive
Questo lavoro di ricerca è stato presentato in un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Nature. Il team è composto da: Boris Gänsicke (Dipartimento di Fisica e Centro per lo studio degli esopianeti e dell'abitabilità, Università di Warwick, Regno Unito); Matthias Schreiber (Istituto di Fisica e Astronomia, Millennium Nucleus for the Study of Planetary Formation, Università di Valparaíso, Cile); Odette Toloza (Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, Regno Unito); Nicola Gentile Fusillo (Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, Regno Unito); Detlev Koester (Istituto di Fisica Teorica e Astrofisica dell'Università di Kiel, Germania); Christopher Manser (Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, Regno Unito).
L'ESO è la principale organizzazione astronomica intergovernativa europea e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. Conta sedici Paesi membri: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera, Regno Unito e Stati Uniti, con il Cile come paese ospitante e l'Australia come partner strategico. L'ESO ha un programma ambizioso incentrato sulla progettazione, la costruzione e la gestione di potenti strutture di osservazione a terra che consentono agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L'ESO svolge inoltre un ruolo importante nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre strutture osservative uniche in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope insieme al VLTI (Very Large Telescope Interferometer), l'interferometro più avanzato al mondo, e due telescopi di osservazione: il VISTA (Optical and Infrared Survey Telescope for Astronomy), che opera nell'infrarosso, e il VST (VLT Survey Telescope), che effettua osservazioni nella luce visibile. L'ESO è anche partner di due strutture a Chajnantor, APEX e ALMA, attualmente il più grande progetto astronomico operativo al mondo. Infine, a Cerro Armazones, vicino a Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope (ELT) di 39 metri, che diventerà "il più grande occhio sul cielo del mondo".
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Fonte: Osservatorio europeo del sud
Recuperato da https://www.eso.org/public/chile/news/eso1919/
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Articolo scientifico: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1919/eso1919a.pdf
Foto del VLT: https://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/
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