Pianeta alieno precipita a spirale verso la sua stella che invecchia

 

Il pianeta condannato potrebbe aiutare a rispondere alle domande sul destino di altri mondi mentre i loro sistemi solari si evolvono.

 

Per la prima volta, gli astronomi hanno individuato un esopianeta la cui orbita sta decadendo attorno a una stella ospite evoluta. Il pianeta sembra destinato a spiraleggiare sempre più vicino alla sua stella fino alla collisione e alla definitiva distruzione.

La scoperta offre nuove prospettive sul lungo processo di decadimento orbitale planetario, fornendo il primo sguardo a un sistema in questa fase avanzata dell’evoluzione.

Questo è un destino che si pensa attenda molti mondi e potrebbe essere quello della Terra tra miliardi di anni, mentre il nostro Sole invecchia.

“Abbiamo già rilevato prove di esopianeti a spirale verso le loro stelle, ma non abbiamo mai visto un pianeta simile attorno a una stella evoluta”, dice Shreyas Vissapragada, presso il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian e autore principale di un nuovo studio che descrive i risultati.

“La teoria prevede che le stelle evolute siano molto efficaci nel sottrarre energia dalle orbite dei loro pianeti, e ora possiamo testare queste teorie con osservazioni”. I risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal Letters.

Lo sfortunato esopianeta è designato Kepler-1658b. Come indica il nome, gli astronomi hanno scoperto l’esopianeta con il telescopio spaziale Kepler, una pionieristica missione di caccia ai pianeti lanciata nel 2009.

Stranamente, il mondo è stato il primo nuovo candidato esopianeta Kepler mai osservato. Eppure ci volle quasi un decennio per confermare l’esistenza del pianeta, momento in cui l’oggetto entrò ufficialmente nel catalogo di Keplero come voce del 1658.

Kepler-1658b è un cosiddetto Giove caldo, il soprannome dato agli esopianeti con la massa e le dimensioni di Giove, ma in orbite  ultra-ravvicinate rispetto alle loro stelle ospiti.

Per Kepler-1658b, quella distanza è solo un ottavo dello spazio tra il nostro Sole e il suo pianeta orbitante più stretto, Mercurio. Per i gioviani caldi e altri pianeti come Kepler-1658b, che sono già molto vicini alle loro stelle, il decadimento orbitale sembra destinato a culminare nella distruzione.

Misurare il decadimento orbitale degli esopianeti ha messo alla prova i ricercatori perché il processo è molto lento e graduale. Nel caso di Kepler-1658b, secondo il nuovo studio, il suo periodo orbitale sta diminuendo al minuscolo ritmo di circa 131 millisecondi (millesimi di secondo) all’anno, con un’orbita più breve che indica che il pianeta si è avvicinato alla sua stella.

Rilevare questo declino ha richiesto diversi anni di attenta osservazione. Il lavoro è iniziato con Kepler e poi è stato raccolto dal telescopio Hale dell’Osservatorio Palomar nel sud della California e infine dal Transiting Exoplanet Survey Telescope, o TESS, lanciato nel 2018.

Tutti e tre gli strumenti hanno catturato transiti, il termine per quando un esopianeta attraversa la faccia della sua stella e provoca un leggero oscuramento della luminosità della stella. Negli ultimi 13 anni, l’intervallo tra i transiti di Kepler-1658b è leggermente ma costantemente diminuito.

La causa principale del decadimento orbitale sperimentato da Kepler-1658b sono le maree, lo stesso fenomeno responsabile dell’innalzamento e abbassamento quotidiano degli oceani della Terra. Le maree sono generate da interazioni gravitazionali tra due corpi orbitanti, come tra il nostro mondo e la Luna o Kepler-1658b e la sua stella.

Le gravità dei corpi distorcono le forme l’una dell’altra e, mentre i corpi rispondono a questi cambiamenti, l’energia viene rilasciata. A seconda delle distanze tra, delle dimensioni e dei tassi di rotazione dei corpi coinvolti, queste interazioni mareali possono portare i corpi a spingersi l’un l’altro lontano – il caso della Terra e della Luna lentamente a spirale verso l’esterno – o verso l’interno, come con Kepler-1658b verso la sua stella.

C’è ancora molto che i ricercatori non capiscono su queste dinamiche, in particolare negli scenari stellari-pianeta. Di conseguenza, ulteriori studi sul sistema Kepler-1658 dovrebbero rivelarsi istruttivi.

La stella si è evoluta fino al punto del suo ciclo di vita stellare in cui ha iniziato ad espandersi, proprio come ci si aspetta dal nostro Sole, ed è entrata in quella che gli astronomi chiamano una fase subgigante.

La struttura interna delle stelle evolute dovrebbe portare più facilmente alla dissipazione dell’energia mareale prelevata dalle orbite dei pianeti ospitati rispetto alle stelle non evolute come il nostro Sole. Ciò accelera il processo di decadimento orbitale, rendendo più facile lo studio su scale temporali umane.

I risultati aiutano ulteriormente a spiegare una stranezza intrinseca su Kepler-1658b, che appare più luminoso e più caldo del previsto. Le interazioni mareali che riducono l’orbita del pianeta potrebbero anche produrre energia extra all’interno del pianeta stesso, dice il team.

Vissapragada indica una situazione simile con la luna di Giove Io, il corpo più vulcanico del Sistema Solare. Il tira e molla gravitazionale di Giove su Io scioglie le viscere del pianeta. Questa roccia fusa poi erutta sulla famosa superficie infernale della luna, simile a una pizza, di depositi sulfurei gialli e lava rossa fresca.

“Ora che abbiamo prove della spirale di un pianeta attorno a una stella evoluta, possiamo davvero iniziare a perfezionare i nostri modelli di fisica delle maree”, dice Vissapragada. “Il sistema Kepler-1658 può servire come laboratorio celeste in questo modo per gli anni a venire, e con un po ‘di fortuna, ci saranno presto molti altri di questi laboratori”.

Crediti: Gabriel Perez Diaz/Instituto de Astrofísica de Canarias