LA SCOPERTA SU NATURE ASTRONOMY

Croste di pianeti rocciosi su quattro stelle morenti

Un team di astronomi dell’Università di Warwick ha rilevato nelle atmosfere di quattro nane bianche un’abbondanza relativa di litio e potassio analoga a quella che si riscontra nella crosta terrestre. Poiché si tratta di quattro fra le nane bianche più antiche della nostra galassia, potrebbero essere sede di alcuni fra i sistemi planetari più antichi mai scoperti

     15/02/2021
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Rilevata la firma chimica di resti vaporizzati di pianeti rocciosi nelle atmosfere di quattro nane bianche: segno che questi relitti stellari potrebbero ospitare sistemi planetari. La scoperta, riportata giovedì su Nature Astronomy, è firmata da un gruppo di astronomi guidato da Mark Hollands, ricercatore postdoc dell’Università di Warwick.

Illustrazione artistica che mostra sullo sfondo una nana bianca. In primo piano i resti delle croste rocciose di pianeti che si disintegrano sotto l’azione delle forze mareali della stella, rimpinguando gli strati esterni della sua atmosfera con i loro elementi costituenti. Crediti: University of Warwick/Mark Garlick

Tutto è cominciato quando il team, mentre stava analizzando i dati di oltre mille nane bianche vicine raccolti dal satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea, si è imbattuto in un segnale insolito nella nana bianca Lhs 2534. Il segnale insolito – riscontrato successivamente, grazie ai dati da osservazioni spettroscopiche, in altre tre nane bianche tra quelle studiate (Wd J2317+1830, Wd J1824+1213 ed Sdss J1330+6435) – corrispondeva alla firma di due elementi chimici abbondanti sulla Terra: il litio e il potassio. Confrontando la quantità di questi due elementi chimici con altri elementi rilevati, quali il sodio e calcio, gli astronomi hanno scoperto che la loro abbondanza relativa corrispondeva esattamente a quella presente nella crosta di pianeti rocciosi come la Terra e Marte. Insomma, le atmosfere delle quattro nane bianche in esame conterrebbero resti della crosta di pianeti rocciosi che si sono vaporizzati e mescolati all’interno degli strati esterni gassosi di queste stelle milioni di anni fa.

«Già in precedenza avevamo visto ogni genere di firme di materiale proveniente dal mantello e dal nucleo, mai però una rilevazione certa di elementi dalla crosta planetaria», ricorda Hollands. «Non essendo presenti in alte concentrazioni nel mantello o nel nucleo, litio e potassio sono buoni indicatori del materiale della crosta. Ora che sappiamo quale firma chimica cercare per rilevarli, abbiamo l’opportunità di osservare un numero enorme di nane bianche e trovarne altre come queste. Analizzando la distribuzione di questa firma, possiamo vedere con quale frequenza rileviamo la presenza di croste planetarie e confrontare i dati con le nostre previsioni».

Le nane bianche sono stelle che hanno esaurito il loro “carburante”, e che si trovano dunque nella fase morente del loro ciclo di vita. In particolare, si ritiene che la fusione nucleare, per le quattro nane bianche oggetto dello studio, sia terminata 10 miliardi di anni fa: sarebbero dunque tra le più antiche nane bianche della nostra galassia. I loro strati gassosi, spiegano i ricercatori, contengono fino a 300mila miliardi di tonnellate di detriti rocciosi, che includono fino a 60 miliardi di tonnellate di litio e 3mila miliardi di tonnellate di potassio. Proprio questa grande quantità stimata di materiale, simile alla massa degli asteroidi nel Sistema solare, fa supporre ai ricercatori che ciò che stanno vedendo intorno a ciascuno dei quattro astri sia materiale che si è staccato da un pianeta, più che da un pianeta nella sua interezza.

«In un caso in particolare, stiamo osservando la formazione di pianeti attorno a una stella che si è formata nell’alone galattico da 11 a 12.5 miliardi di anni fa, quindi dovrebbe essere uno dei più antichi sistemi planetari finora conosciuti», nota Pier-Emmanuel Tremblay dell’Università di Warwick, coautore della pubblicazione. «Un altro di questi sistemi planetari si è formato attorno a una stella dalla vita breve che inizialmente era più di quattro volte la massa del Sole: una scoperta da record, che fornisce importanti vincoli sulla velocità con cui i pianeti possano formarsi attorno alle loro stelle ospiti».

Tra le quattro nane bianche studiate, i ricercatori hanno inoltre scoperto che Wd J2317+1830 è il 70 per cento più massiccia della media: una massa enorme, che in condizioni normali porterebbe alla rapida scomparsa del materiale presente nella sua atmosfera. La presenza di materiale della crosta, concludono dunque gli astronomi, suggerisce che stia venendo rimpinguato da un disco di detriti circostante.

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