Per la prima volta, gli astronomi hanno scoperto la prova di un pianeta gigante che orbita intorno a una piccola stella nana bianca morta. E, sorprendentemente, il pianeta delle dimensioni di Nettuno è più di quattro volte il diametro della stella di dimensioni terrestri che orbita.

“Questa stella ha un pianeta che non possiamo vedere direttamente”, ha detto l’autore dello studio Boris Gänsicke dell’Università di Warwick in un comunicato stampa. “Ma poiché la stella è così calda, sta facendo evaporare il pianeta, e noi rileviamo l’atmosfera che sta perdendo”. Infatti, la stella ardente sta inviando un flusso di materiale vaporizzato lontano dal pianeta ad un ritmo di circa 260 milioni di tonnellate al giorno.

La nuova scoperta serve come prima prova di un pianeta gargantuesco che sopravvive alla transizione di una stella verso una nana bianca. Suggerisce che i pianeti che evaporano intorno alle stelle morte possono essere piuttosto comuni in tutto l’universo. E poiché il nostro sole, come la maggior parte delle stelle, alla fine si evolverà in una nana bianca, la scoperta potrebbe anche far luce sul destino del nostro sistema solare.

Un’accoppiata inaspettata

La nana bianca in questione, chiamata WDJ0914+1914, si trova a circa 1.500 anni luce di distanza nella costellazione del Cancro. Anche se la nana bianca non è più in fase di fusione nucleare come una stella normale, il suo calore persistente significa che è ancora un’esplosione di 49.500 gradi Fahrenheit (25.000 Celsius). Questo è circa cinque volte più caldo del sole.

I ricercatori hanno inizialmente segnalato il nucleo stellare fumante per il follow-up dopo aver setacciato circa 7.000 nane bianche identificate dal Sloan Digital Sky Survey. Quando il team ha analizzato lo spettro unico di WDJ0914+1914, ha rilevato le impronte chimiche di idrogeno, che è piuttosto insolito. Ma hanno anche rilevato segni di ossigeno e zolfo – elementi che non avevano mai visto in una nana bianca prima d’ora.

“E’ stata una di quelle scoperte casuali”, ha detto Gänsicke in un comunicato stampa dell’European Southern Observatory (ESO). “Sapevamo che doveva esserci qualcosa di eccezionale in questo sistema, e abbiamo ipotizzato che potesse essere legato a qualche tipo di residuo planetario”

Così, al fine di ottenere una migliore comprensione di ciò che stava accadendo in questo strano sistema, il team ha utilizzato lo strumento X-shooter sul Very Large Telescope dell’ESO in Cile per effettuare osservazioni di follow-up. Sulla base dello sguardo più dettagliato, i ricercatori hanno appreso che gli elementi insoliti che pensavano fossero incorporati nella nana bianca provenivano in realtà da un disco di gas che girava intorno alla stella morta.

“All’inizio, abbiamo pensato che questa fosse una stella binaria con un disco di accrescimento formato dalla massa che scorre tra le due stelle”, ha detto Gänsicke. “Tuttavia, le nostre osservazioni mostrano che si tratta di una singola nana bianca con un disco intorno ad essa circa 10 volte la dimensione del nostro sole, fatto solo di idrogeno, ossigeno e zolfo. Un tale sistema non è mai stato visto prima, e mi è stato subito chiaro che si trattava di una stella unica.”

Dopo aver capito quanto fosse insolita la nana bianca, il team ha spostato la sua attenzione per capire cosa diavolo potesse creare un tale sistema.

“Ci sono volute alcune settimane di pensiero molto duro per capire che l’unico modo per creare un tale disco è l’evaporazione di un pianeta gigante”, ha detto Matthias Schreiber, un astronomo dell’Università di Valparaiso in Cile, che è stato fondamentale per determinare l’evoluzione passata e futura del bizzarro sistema. La loro analisi dettagliata della composizione del disco corrisponde a ciò che gli astronomi si aspetterebbero se le viscere di un gigante di ghiaccio come Urano e Nettuno fossero vaporizzate nello spazio.

In base ai calcoli di Schreiber, la temperatura estrema della nana bianca significa che sta bombardando il vicino pianeta gigante – che si trova a 0,07 unità astronomiche (AU) dalla stella, dove 1 AU è la distanza Terra-sole – con fotoni ad alta energia. Questo sta causando il pianeta a perdere la sua massa ad un tasso di più di 3.000 tonnellate al secondo.

Ma secondo l’articolo, pubblicato mercoledì su Nature, “Come la nana bianca continua a raffreddare, il tasso di perdita di massa diminuirà gradualmente, e diventare impercettibile in E per allora, la carta aggiunge, il pianeta gigante solo avrà perso “una frazione insignificante della sua massa totale,” o circa 0.04 masse di Nettuno.

Perché il pianeta gigante si trova così vicino alla nana bianca, i ricercatori dicono che dovrebbe essere stato distrutto durante la fase di gigante rossa della stella. Cioè, a meno che non sia migrato verso l’interno dopo la transizione della stella verso una nana bianca.

“Questa scoperta è un grande progresso perché negli ultimi due decenni abbiamo avuto prove crescenti che i sistemi planetari sopravvivono nella fase di nana bianca”, ha detto Gänsicke. “Abbiamo visto un sacco di asteroidi, comete e altri piccoli oggetti planetari colpire le nane bianche, e spiegare questi eventi richiede corpi di massa planetaria più grandi e più lontani. Avere le prove di un vero e proprio pianeta che è stato disperso è un passo importante.”

Il destino finale del nostro sistema solare

Tra 5 miliardi di anni, quando il sole brucerà l’ultimo idrogeno del suo nucleo, passerà a fondere gusci concentrici di idrogeno intorno al suo nucleo ormai inerte. Questo processo instabile porterà il sole a diventare una gigante rossa, il che significa che ingoierà Mercurio, Venere e probabilmente la Terra.

Ma mentre il sole si espande, la sua presa gravitazionale sul suo involucro esterno di materiale diventa sempre più debole. Alla fine, si libererà dei suoi strati esterni nello spazio. E una volta fatto questo, un astronomo alieno vedrebbe una bella nebulosa planetaria che circonda il nucleo bruciato e incredibilmente caldo del sole, noto come nana bianca.

In un articolo di accompagnamento pubblicato mercoledì su Astrophysical Journal Letters, Schreiber e Gänsicke esplorano questo scenario, spiegando in dettaglio come il futuro sole nana bianca dovrebbe, come WDJ0914+1914, far evaporare i pianeti giganti del nostro sistema solare.

“In un certo senso”, ha detto Schreiber, “WDJ0914+1914 ci sta fornendo uno sguardo nel futuro molto lontano del nostro sistema solare.”