Comunicato Stampa

Trovato il primo pianeta gigante in orbita intorno a una nana bianca

Le osservazioni dell'ESO indicano che l'esopianeta, simile a Nettuno, sta evaporando

04 Dicembre 2019

Alcuni ricercatori, utilizzando il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO hanno trovato, per la prima volta, le prove dell'esistenza di un pianeta gigante associato con una stella nana bianca. Il pianeta orbita intorno alla nana bianca calda, il resto di una stella simile al Sole, a distanza ravvicinata, facendo sì che la sua atmosfera venga strappata via e formi un disco di gas attorno alla stella. Questo sistema unico ci mostra come potrebbe apparire il nostro Sistema Solare in un futuro lontano.

"È stata una di quelle scoperte che avvengono per caso", afferma il ricercatore Boris Gänsicke, dell'Università di Warwick nel Regno Unito, a capo dello studio pubblicato oggi su Nature. L'equipe ha ispezionato circa 7000 nane bianche osservate dalla Sloan Digital Sky Survey e ne ha trovata una diversa da tutte le altre. Analizzando sottili variazioni della luce dalla 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 correlato con qualche tipo di resto planetario".

Per avere una migliore idea delle proprietà di questa stella insolita, chiamata WDJ0914+1914, l'equipe l'ha analizzata con lo strumento  X-shooter installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO nel deserto cileno di Atacama. Queste osservazioni di follow-up hanno confermato la presenza di idrogeno, ossigeno e zolfo associati con la nana bianca. Studiando i dettagli minuti degli spettri presi dallo strumento X-shooter dell'ESO, l'equipe ha scoperto che questi elementi si trovavano in un disco di gas che turbinava verso la nana bianca e non provenivano dalla stella stessa.

"Ci sono volute alcune settimane di riflessione intensa per capire che l'unico modo per realizzare un disco di questo tipo è l'evaporazione di un pianeta gigante", commenta Matthias Schreiber dell'Università di Valparaiso in Cile, che ha calcolato l'evoluzione passata e futura di questo sistema.

Le quantità rilevate di idrogeno, ossigeno e zolfo sono simili a quelle che si trovano negli strati atmosferici profondi di pianeti ghiacciati giganti come Nettuno e Urano. Se un tale pianeta fosse in orbita intorno a una nana bianca calda, l'estrema radiazione ultravioletta della stella ne eliminerebbe gli strati esterni e parte di questo gas strappato andrebbe a formare un disco, che a sua volta si accumulerebbe sulla nana bianca. Questo è ciò che gli scienziati pensano di vedere intorno a WDJ0914+1914: il primo pianeta in evaporazione in orbita attorno a una nana bianca.

Combinando i dati osservativi con modelli teorici, l'equipe di astronomi del Regno Unito, del Cile e della Germania è stato in grado di proporre un'immagine più chiara di questo sistema unico. La nana bianca è piccola e, a una temperatura torrida di 28000 gradi Celsius (cinque volte la temperatura del Sole), estremamente calda. Al contrario, il pianeta è ghiacciato e grande, almeno il doppio della stella. Poiché orbita intorno alla nana bianca calda a distanza ravvicinata, aggirandolo in soli 10 giorni, i fotoni di alta energia della stella stanno gradualmente soffiando via l'atmosfera del pianeta. La maggior parte del gas sfugge via, ma una parte viene trascinata in un disco che vortica verso la stella a un tasso di 3000 tonnellate al secondo. È questo disco che rende visibile il pianeta simile a Nettuno, che altrimenti rimarrebbe nascosto.

"Questa è la prima volta in cui possiamo misurare la quantità di gas come ossigeno e zolfo nel disco, che fornisce indizi sulla composizione delle atmosfere degli esopianeti", afferma Odette Toloza dell'Università di Warwick, che ha sviluppato un modello per il disco di gas che circonda la nana bianca.

"La scoperta apre anche una nuova finestra sul destino finale dei sistemi planetari", aggiunge Gänsicke.

Le stelle come il nostro Sole bruciano idrogeno nel nucleo per la maggior parte della loro vita. Una volta esaurito questo carburante, si gonfiano in giganti rosse, diventando centinaia di volte più grandi e inghiottendo i pianeti vicini. Nel caso del Sistema Solare, questi saranno Mercurio, Venere e persino la Terra, che saranno consumati dal Sole gigante-rossa tra circa 5 miliardi di anni. Alla fine, le stelle simili al Sole perdono i loro strati esterni, lasciando solo un nucleo spento, una nana bianca. Tali resti stellari possono ancora ospitare pianeti e si ritiene che molti di questi sistemi stellari esistano nella nostra galassia. Tuttavia, fino ad ora, gli scienziati non avevano mai trovato prove della presenza di un pianeta gigante sopravvissuto intorno a una nana bianca. L'esopianeta in orbita intorno a WDJ0914+1914, a circa 1500 anni luce di distanza da noi, nella costellazione del Cancro, potrebbe essere il primo di molti in orbita intorno a questo tipo di stelle.

Secondo i ricercatori, l'esopianeta scoperto grazie a X-shooter dell'ESO orbita intorno alla nana bianca a una distanza di soli 10 milioni di chilometri, o 15 volte il raggio solare, che risulterebbe ben all'interno della gigante rossa. La posizione insolita del pianeta implica che ad un certo punto dopo che la stella ospite è diventata una nana bianca, il pianeta si è avvicinata a essa. Gli astronomi ritengono che questa nuova orbita potrebbe essere il risultato di interazioni gravitazionali con altri pianeti nel sistema, il che significa che più di un pianeta potrebbe essere sopravvissuto alla transizione violenta della sua stella ospite.

“Fino a poco tempo fa, pochissimi astronomi si sono fermati a meditare sul destino dei pianeti in orbita attorno alle stelle morenti. Questa scoperta di un pianeta in orbita vicina intorno a un nucleo stellare spento dimostra con forza che l'Universo ancora una volta sfida le nostre menti ad andare oltre le nostre idee preconcette," conclude Gänsicke.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato in un articolo pubblicato dalla rivista Nature.

L'equipe è composta da Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Regno Unito), Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for Planet Formation, Valparaiso University, Cile), Odette Toloza (Department of Physics, University of Warwick, Regno Unito), Nicola Gentile Fusillo (Department of Physics, University of Warwick, Regno Unito), Detlev Koester (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel, Germania), e Christopher Manser (Department of Physics, University of Warwick, Regno Unito).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e di gran lunga l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile e l'Australia come partner strategico. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di APEX e di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente, sulla piana di Chajnantor. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

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E-mail: boris.gaensicke@warwick.ac.uk

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Valparaiso University
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Tel.: +56 32 299 5518
E-mail: matthias.schreiber@uv.cl

Odette Toloza
University of Warwick
UK
E-mail: odette.toloza@warwick.ac.uk

Nicola Gentile Fusillo (study co-author)
European Southern Observatory and University of Warwick
Germany
Tel.: +49 8932 0067 50
Cell.: +44 7476 9595 49
E-mail: ngentile@eso.org

Christopher Manser (study co-author)
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UK
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1919.