Rappresentazione artistica dell’ingestione di materiale protoplanetario da parte di una stella. Crediti: Vanderbilt University
E’ un insolito banchetto cosmico, consumato in tempi relativamente recenti, quello scoperto dal giovane astronomo italiano Lorenzo Spina, ora in forza all’Università di San Paolo, in Brasile, e il suo team, in gran parte composto da ricercatori dell’INAF. Nell’atmosfera di una giovane stella di tipo solare distante quasi mille e duecento anni luce da noi, nell’ammasso aperto Gamma Velorum, il team ha trovato, contrariamente a tutti gli altri membri dell’ammasso, una elevatissima abbondanza di elementi più pesanti dell’elio, per gli astronomi denominati genericamente ‘metalli’. Una peculiarità che i ricercatori interpretano come il risultato dell’ingestione da parte della stella di materiale costituente asteroidi e pianeti inizialmente presente attorno ad essa.
E’ stato grazie alle accurate misure della composizione chimica dell’atmosfera della stella, ottenute nell’ambito del programma osservativo Gaia-ESO con lo strumento FLAMES installato al Very Large Telescope dell’ESO in Cile, che è stato possibile rivelare come questa sovrabbondanza di metalli sia limitata ad alcuni specifici elementi, ad esempio il titanio, l’alluminio e il ferro. Elementi che, almeno nel nostro Sistema solare, sono i maggiori costituenti dei pianeti rocciosi, dei nuclei dei pianeti gassosi e anche dei meteoriti. Da questi dati i ricercatori sono giunti alla conclusione che la stella abbia risucchiato verso di sé una grande quantità di materiale protoplanetario, soprattutto di tipo roccioso, formatosi nei primi milioni di anni di quel sistema stellare. Il materiale, attirato dalla forza di attrazione gravitazionale della stella, è stato letteralmente dissolto negli strati esterni della sua atmosfera, lasciando così negli spettri della radiazione emessa dall’astro le caratteristiche ‘impronte digitali’ degli elementi di cui era composto il suo ‘pasto’. «Questa è la prima stella che viene identificata per la sua proprietà di aver inghiottito materiale planetario o protoplanetario appena formatosi» dice Spina, primo autore dello studio, recentemente pubblicato nella sezione letters della rivista Astronomy&Astrophysics. «Le nostre osservazioni suggeriscono che la quantità di materiale roccioso precipitato sulla stella sia stata pari a circa 30 masse terrestri. In più, questo fenomeno, per causare effetti osservabili sullo spettro della stella, deve essere avvenuto quando l’astro aveva più di dieci milioni di anni. Considerato che, dalle nostre misure, la stella ha un’età di 15 milioni di anni, il ‘banchetto’ deve essere stato consumato in tempi molto recenti, parlando di simili oggetti celesti: non più di cinque milioni di anni fa, quando i pianeti attorno ad essa si erano molto probabilmente già formati».
Uno scenario che è in accordo con le attuali teorie sulla formazione dei sistemi planetari, non solo il nostro. Riteniamo infatti che molti esopianeti non si siano formati dove si trovano ad orbitare attualmente. Le osservazioni dei cosiddetti pianeti “gioviani caldi” (pianeti con la massa di Giove o anche maggiori, ma in orbite molto vicine alle loro stelle madri) o pianeti con orbite molto eccentriche, simili a quelle che possiedono ad esempio le comete che popolano il nostro Sistema solare, indicano chiaramente che i sistemi planetari subiscono processi di riconfigurazione orbitale e migrazione di pianeti. Lo sviluppo della configurazione di tali sistemi caratterizza le prime centinaia di milioni di anni nella loro storia evolutiva, in cui dapprima piccoli corpi rocciosi (i planetesimi) si sono aggregati per formare veri e propri pianeti che poi hanno ‘ripulito’ le loro orbite da gas, polvere e oggetti rocciosi, i residui del disco protoplanetario presente attorno alla loro giovane stella madre.
«I risultati entusiasmanti disponibili nel caso della stella scoperta dal nostro team aprono la possibilità di estendere la ricerca di altre stelle con abbondanze chimiche anomale, sfruttando il set di dati omogeneo e statisticamente significativo della Gaia-ESO Survey» commenta Sofia Randich, ricercatrice dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, che coordina insieme a Gerry Gilmore (dell’Istitute of Astronomy presso l’Università di Cambridge) la survey pubblica Gaia-ESO. «Trovare una popolazione di tali oggetti ci permetterà di ricostruire le proprietà dell’ambiente estremamente dinamico che ha caratterizzato le prime fasi dell’evoluzione di altri sistemi simili al nostro, che è ormai troppo vecchio per mostrare qualsiasi caratteristica peculiare».
Per saperne di più:
- l’articolo The Gaia-ESO Survey: chemical signatures of rocky accretion in a young solar-type star di Lorenzo Spina, Francesco Palla, Sofia Randich, Giuseppe Germano Sacco, Rob Jeffries, Laura Magrini, Elena Franciosini, Michael R. Meyer, Gražina Tautvaišienė, Gerry Gilmore, Emilio Javier Alfaro, Carlos Allende Prieto, Thomas Bensby, Angela Bragaglia, Ettore Flaccomio, Sergey E. Koposov, Alessandro Carmelo Lanzafame, Maria Teresa Costado, Anna Hourihane, Carmela Lardo, John Lewis, Lorenzo Monaco, Lorenzo Morbidelli, Sergio G. Sousa, Clare Worley, Simone Zaggia pubblicato on line nella sezione Letters del sito web di Astronomy&Astrophysics
- il sito web della Gaia-ESO survey