Pianeta di seconda generazione spiega un caso irrisolto di Hubble

In un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy, i ricercatori riferiscono di aver scoperto un sorprendente indizio chimico che indica che la nana bianca HS 0209+0832 potrebbe ospitare un pianeta di seconda generazione.

 

 

Per più di un quarto di secolo, firme chimiche non identificate di una nana bianca sono rimaste dormienti negli archivi del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, finché un’indagine diligente di un giovane astronomo non ha rivelato qualcosa di straordinario: grandi quantità dell’elemento niobio e altre abbondanze chimiche insolite, indicando un potenziale pianeta di seconda generazione orbitando attorno alla nana bianca.

Sebbene siano stati identificati alcuni pianeti orbitanti attorno a nane bianche, questo è il primo candidato con i segni distintivi di un pianeta formatosi da materiale legato alla morte di una stella, piuttosto che alla sua nascita.

La scoperta propone una nuova area affascinante di ricerca futura e mette in luce il concetto intrigante che le stelle potrebbero avere un secondo atto esteso ospitando nuovi pianeti molto tempo dopo che il carburante della loro “vita” primaria si esaurisce.

Indagini diligenti da parte degli astronomi hanno risollevato un caso irrisolto nell’archivio dati del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA.

In un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy, i ricercatori riferiscono di aver scoperto un sorprendente indizio chimico che indica che la nana bianca HS 0209+0832 potrebbe ospitare un pianeta di seconda generazione.

Una nana bianca è il nucleo residuo di una stella di bassa massa che ha consumato tutto il suo combustibile nucleare e ha perso il suo involucro esterno di gas e polvere a favore dello spazio.

Un pianeta di seconda generazione è un mondo che si forma attorno al residuo stellare dal materiale abbandonato.

“Piuttosto che la fase della nana bianca come una sorta di epilogo alla storia di una stella e dei suoi pianeti, questa ricerca indica che i sistemi che conosciamo sono solo il primo capitolo di una storia potenzialmente molto più lunga, con alcuni nuovi personaggi che appaiono. È davvero una prospettiva entusiasmante da perseguire,” ha detto Jamie Williams, astronomo e autore principale, dottorando all’Università di Warwick nel Regno Unito.

La Terra e gli altri pianeti del nostro sistema solare sono pianeti di prima generazione, che si formano da materiale residuo dalla nascita di una stella.

“Quello che Hubble ci sta mostrando in questo sistema di nane bianche è qualcosa che non avevamo mai visto prima: un’elevata abbondanza dell’elemento niobio, la cui firma non conoscevo quando l’ho trovata per la prima volta nei dati d’archivio,” disse Williams.

Quando Hubble osservò la stella per la prima volta nel 1999, i dati contenevano circa 100 caratteristiche chimiche che non potevano essere identificate.

Williams tornò a quei registri armato di un database chimico aggiornato e scoprì che il niobio corrispondeva a molte delle caratteristiche misteriose.

Williams ha spiegato che, sebbene il niobio si trovi nel nostro sistema solare e abbia molteplici usi sulla Terra, inclusi gioielli e dispositivi di imaging medico, la quantità che Hubble ha trovato nel sistema HS 0209+0832 indica che un pianeta si è formato non dalla nascita di una stella, ma dal materiale espulso mentre muore.

“Il niobio e altri elementi più pesanti del ferro sono astronomicamente speciali perché, a differenza di molti elementi comuni, non si formano nei nuclei delle stelle tramite fusione termonucleare”, ha detto Nicholas Stone, astrofisico teorico dell’Università del Wisconsin – Madison e membro del team di ricerca.

“Invece, questi elementi pesanti possono essere sintetizzati solo nelle condizioni esotiche che emergono brevemente all’interno delle stelle morenti. La presenza del niobio è un segno di questi spasmi di ‘morte’ e dell’espulsione delle viscere della stella morente nello spazio.”

Una volta che la stella ha espulso questo materiale arricchito chimicamente, il team ipotizza che parte di esso si sia coagulata in un pianeta gigante gassoso. Il resto degli eietti si è disperso molto tempo fa, ma il pianeta rimane.

“Quando Jamie mi ha chiesto del niobio in relazione a questo studio, sono rimasto davvero sbalordito, dato che quell’elemento non era stato riportato in nessun’altra nana bianca analizzata fino ad oggi. Una volta capito che era lì, tutto è andato al suo posto,” ha detto l’astronomo e coautore dello studio Boris Gaensicke, sempre all’Università di Warwick.

Il team di ricerca ha confermato le osservazioni di Hubble con dati della missione FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) della NASA, che ha anche mostrato forti firme di niobio nel sistema HS 0209+0832.

Il TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA ha inoltre osservato la nana bianca per quattro mesi, permettendole di rilevare variazioni periodiche di luminosità che indicano che un pianeta orbita a una distanza di circa 3,7 milioni di miglia (6 milioni di chilometri), molto più vicina di Mercurio attorno al Sole.

Il team di ricerca stima che il pianeta candidato sia un gigante gassoso delle dimensioni di Giove che sta perdendo rapidamente atmosfera.

Poiché la nana bianca è relativamente nuova, è ancora molto calda e probabilmente colpisce il pianeta con energia che ne sta spogliando il materiale esterno.

Questo potrebbe portare al pianeta ad avere una coda di materiale simile a quella di una cometa che formerebbe un disco attorno alla nana bianca e ricadrebbe sulla sua superficie, portando Hubble a rilevare il niobio durante lo studio della stella.

Nonostante questa perdita di massa, Williams ha detto che il pianeta probabilmente non è un punto temporaneo nel radar cosmico.

“Se il pianeta di seconda generazione è lì, penso che probabilmente sopravviverà. Alla fine la nana bianca si raffredderà e manterrà una temperatura costante, con il pianeta nella sua zona abitabile stabile per milioni di anni,” ha detto Williams.

Williams ha aggiunto che c’è ancora molto lavoro da fare per comprendere questo tipo di sistemi — come si formano i pianeti di seconda generazione, quanto siano comuni o rari, e come si evolvono in orbita attorno a una stella “morta”.

Utilizzerà Hubble per esplorare queste domande nei prossimi anni, sperando di raccogliere dati e statistiche sostanziali su questi nuovi tipi di corpi celesti.

“Penso che questa ricerca sia un esempio importante del fatto che la scoperta scientifica non è un percorso diretto,” disse Gaensicke.

“Spesso serve quel momento magico in cui le persone discutono grandi domande che hanno in mente e si rendono conto che insieme possono trovare risposte inaspettate.”