Rappresentazione artistica delle nane bianche Wdj2147-4035 e Wdj1922+0233 circondate da detriti planetari orbitanti, che si accumuleranno sulle stelle e inquineranno le loro atmosfere. Wdj2147-4035 è estremamente rossa e tenue, mentre Wdj1922+0233 è insolitamente blu. Crediti: Università di Warwick / Mark Garlick
Tra le tante stelle della Via Lattea, gli astronomi hanno ora identificato quella più antica che sta accumulando detriti dai planetesimi che le orbitano attorno. Si tratta di uno dei più vecchi sistemi planetari rocciosi e ghiacciati trovati nella nostra galassia. La scoperta è stata pubblicata su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e tra gli autori c’è anche l’italiano Nicola Pietro Gentile Fusillo, vincitore dell’Esa fellowship 2022.
Protagonista della scoperta è una debole nana bianca situata a 90 anni luce dalla Terra. Si pensa abbia più di dieci miliardi di anni, così come i resti del suo sistema planetario.
Il destino della maggior parte delle stelle, compreso il Sole, è quello di diventare una nana bianca, ossia una stella che ha consumato il suo combustibile e ha perso gli strati esterni, è collassata e si sta lentamente raffreddando. Durante questo processo è probabile che i pianeti in orbita vengano distrutti e i detriti rimasti siano attratti dalla stella stessa.
Per questo studio, il team di astronomi – guidato dall’Università di Warwick – si è occupato di due insolite nane bianche rilevate dall’osservatorio spaziale Gaia dell’Agenzia spaziale europea, che risultano entrambe “inquinate” da detriti planetari: una è risultata insolitamente blu, mentre l’altra è la nana bianca più debole e rossa trovata fino a oggi nel vicinato galattico.
Utilizzando i dati spettroscopici e fotometrici di Gaia, della Dark Energy Survey e dello strumento X-Shooter dello European Southern Observatory per calcolare da quanto tempo le due stelle si stanno raffreddando, gli astronomi hanno scoperto che quella “rossa” – Wdj2147-4035 – ha un’età di circa 10,7 miliardi anni, di cui 10,2 miliardi di anni trascorsi a raffreddarsi come nana bianca.
La spettroscopia prevede l’analisi della luce della stella a diverse lunghezze d’onda, permette di rilevare quando gli elementi nell’atmosfera della stella assorbono luce alle diverse lunghezze d’onda, e aiuta a determinare quali elementi ci sono e in che abbondanza. Analizzando lo spettro di Wdj2147-4035 il team ha scoperto la presenza di sodio, litio e potassio, e in alcuni casi ha rilevato anche carbonio che si accumula sulla stella, rendendola di fatto la più antica nana bianca inquinata da metalli scoperta finora.
La seconda stella “blu” – Wdj1922+0233 – è solo leggermente più giovane di Wdj2147-4035 ed è stata inquinata da detriti planetari di una composizione simile alla crosta terrestre continentale. Il team scientifico ha concluso che il colore blu di Wdj1922+0233, nonostante la sua fredda temperatura superficiale, è causato dalla sua insolita atmosfera di elio misto a idrogeno.
I detriti trovati nell’atmosfera della stella rossa Wdj2147-4035 provengono da un vecchio sistema planetario sopravvissuto all’evoluzione della stella stessa in una nana bianca, portando gli astronomi a concludere che questo sia il più antico sistema planetario attorno a una nana bianca scoperta nella Via Lattea.
«Queste stelle inquinate da metalli mostrano che il nostro pianeta non è unico: ci sono altri sistemi planetari là fuori con corpi planetari simili alla Terra. Il 97 per cento di tutte le stelle diventerà una nana bianca e sono così onnipresenti in tutto l’universo che è molto importante capirle, specialmente queste estremamente fantastiche. Le fredde nane bianche forniscono informazioni sulla formazione e l’evoluzione dei sistemi planetari attorno alle stelle più antiche della Via Lattea», spiega la prima autrice dello studio, Abbigail Elms dell’Università di Warwick.
«Stiamo trovando i resti stellari più antichi nella Via Lattea che sono inquinati da pianeti un tempo simili alla Terra», continua Elms. «È incredibile pensare che ciò sia accaduto su una scala di dieci miliardi di anni e che quei pianeti siano morti molto prima che si formasse la Terra».
Gli astronomi riescono anche a utilizzare gli spettri ottenuti per determinare la velocità con cui quei metalli stanno affondando nel nucleo della stella, e determinare quanto fosse abbondante ciascuno di essi nel corpo planetario originale. Confrontando queste abbondanze con i corpi astronomici e il materiale planetario trovato nel Sistema solare, possiamo indovinare come sarebbero stati quei pianeti prima che la stella morisse e diventasse una nana bianca. E nel caso di Wdj2147-4035 i risultati sono stati sorprendenti.
«La stella rossa Wdj2147-4035 è un mistero, poiché i detriti planetari accumulati sono molto ricchi di litio e potassio e diversi da qualsiasi cosa conosciuta nel Sistema solare. Questa è una nana bianca molto interessante poiché la sua temperatura superficiale ultra-fredda, i metalli che la inquinano, la sua anzianità e il fatto che è magnetica la rendono estremamente rara», dice Elms.
«Quando queste vecchie stelle si formarono più di 10 miliardi di anni fa, l’universo era meno ricco di metalli di quanto non lo sia ora, poiché i metalli si formano nelle stelle evolute e in gigantesche esplosioni stellari. Le due nane bianche osservate forniscono un’emozionante finestra sulla formazione planetaria in un ambiente povero di metalli e ricco di gas che era diverso dalle condizioni presenti quando il Sistema solare si è formato», conclude Pier-Emmanuel Tremblay del Dipartimento di fisica dell’Università di Warwick.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Spectral analysis of ultra-cool white dwarfs polluted by planetary debris” di Abbigail K Elms, Pier-Emmanuel Tremblay, Boris T Gänsicke, Detlev Koester, Mark A Hollands, Nicola Pietro Gentile Fusillo, Tim Cunningham e Kevin Apps