Tra circa cinque miliardi di anni il Sole esaurirà l’idrogeno nel proprio nucleo e si espanderà fino a raggiungere dimensioni oltre cento volte superiori a quelle attuali, trasformandosi in una gigante rossa. In seguito espellerà i suoi strati esterni e terminerà la propria evoluzione come nana bianca. Mercurio, Venere e probabilmente anche la Terra saranno distrutti già durante la fase di gigante rossa. Il destino dei pianeti più esterni, in particolare dei giganti gassosi, resta invece poco chiaro. Giove, Saturno e Nettuno potrebbero sopravvivere. Ma come? Qualche indizio si potrebbe avere osservando l’esopianeta Wd 1856 b in orbita attorno alla nana bianca Wd 1856+534, distante circa 80 anni luce dalla Terra. Ci hanno provato i ricercatori dell’università di St Andrews, in Scozia, usando il telescopio spaziale James Webb. I risultati sono stati pubblicati su Nature.
Grazie alla spettroscopia, la luce della stella che ha attraversato l’atmosfera del pianeta durante il transito può essere suddivisa nelle lunghezze d’onda che la compongono. In questo modo si osserva che alcune lunghezze d’onda mancano, poiché sono state assorbite dalle molecole presenti nell’atmosfera e quindi bloccate, mentre altre vengono trasmesse senza essere ostacolate. Questo “spettro di trasmissione” rivela quindi quali molecole sono presenti nell’atmosfera del pianeta. Crediti: Esa/Ryan MacDonald
L’esopianeta Wd 1856 b è grande circa quanto Giove, e dalla Terra viene visto transitare davanti alla sua stella “morta”, una nana bianca appunto. È stato scoperto nel 2020 grazie alle osservazioni del Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) e del telescopio spaziale Spitzer.
«Questo pianeta è davvero fuori dal comune», commenta Ryan MacDonald dell’Università di St Andrews, primo autore dell’articolo. «Ha dimensioni simili a quelle di Giove, mentre la nana bianca attorno a cui orbita ha circa le dimensioni della Terra. In altre parole, il pianeta è sette volte più grande della sua stella».
Ciò che rende Wd 1856 b così insolito è la sua orbita estremamente ravvicinata: il pianeta si trova a una distanza dalla propria stella circa cinquanta volte inferiore rispetto a quella che separa la Terra dal Sole. Si tratta del primo pianeta osservato in un’orbita così stretta attorno a una nana bianca. Se si fosse trovato a quella distanza già prima della morte della stella, sarebbe stato inevitabilmente distrutto durante la fase di gigante rossa. Rimane quindi l’interrogativo su come abbia fatto a sopravvivere al destino della sua stella e a raggiungere la posizione attuale.
Il pianeta è stato osservato con il telescopio spaziale Webb durante un transito radente, in cui soltanto il bordo superiore del pianeta ha attraversato parzialmente il disco della stella. Una configurazione in grado di fornire informazioni uniche sulla massa del pianeta, stimata tra quattro e undici volte quella di Giove, e sulla sua temperatura. Inoltre, la luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta ha permesso di ricavare informazioni sulla sua composizione chimica. Durante il transito, parte della luce della stella viene oscurata dal pianeta, ma la radiazione infrarossa viene attenuata in misura minore rispetto alle altre lunghezze d’onda. Questa differenza è dovuta alla radiazione infrarossa emessa direttamente dal pianeta a causa del proprio calore. I dati indicano che Wd 1856 b ha una temperatura di circa 126 gradi centigradi, circa 240 gradi più elevata di quanto ci si aspetterebbe se la sua unica fonte di energia fosse la debole luce della nana bianca. Ed è proprio questa stranezza ad aver offerto un indizio chiave sulla storia del pianeta.
Esistono due ipotesi principali. La prima è che il pianeta sia stato inglobato dalla stella durante la sua fase finale – di gigante rossa, ad esempio – e sia riuscito incredibilmente a sopravvivere. La seconda è che la sua migrazione sia stata causata dall’influenza gravitazionale di altri oggetti presenti nel sistema. La nana bianca, infatti, appartiene a un sistema triplo e le stelle compagne più esterne potrebbero aver modificato l’orbita del pianeta. La situazione attuale del pianeta e del sistema in generale non contempla alcuna fonte di energia in grado di mantenere una temperatura così elevata, pertanto il calore osservato deve essere il residuo di un intenso riscaldamento avvenuto in passato. Per stimare quando, esattamente, i ricercatori hanno combinato modelli di raffreddamento di oggetti substellari come Wd 1856 b con le nuove misure di Webb sulla massa e sulla temperatura attuale del pianeta. I risultati indicano che il fenomeno avvenne con molta probabilità tra 3 e 5,5 miliardi di anni dopo l’evoluzione della stella in nana bianca. Il pianeta, dunque, inizialmente orbitava a una distanza sufficientemente ampia da sopravvivere alla fase di gigante rossa, per poi migrare successivamente verso la sua orbita attuale. Durante la migrazione verso l’interno, l’interazione con l’intenso campo gravitazionale della nana bianca ha riscaldato il pianeta, che da allora continua lentamente a raffreddarsi.
Quanto alla composizione chimica dell’atmosfera, lo spettro in trasmissione ha mostrato firme spettrali di minuscole particelle di nube e di idrocarburi, molto probabilmente metano. È la prima volta che si riesce a studiare l’atmosfera di un pianeta in transito davanti a una stella ormai morta. Gli autori hanno già osservato altri quattro transiti del pianeta davanti alla nana bianca e stanno analizzando i dati raccolti.
«Siamo abituati a usare i telescopi per guardare indietro nel tempo», conclude MacDonald. «Questa è invece la prima volta che possiamo guardare avanti e immaginare ciò che potrebbe accadere ai pianeti esterni attorno al residuo di una stella simile al Sole. È come utilizzare una macchina del tempo per osservare il futuro lontano del Sistema solare».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “‘Aerosol and hydrocarbons in the atmosphere of a white dwarf planet“, di Ryan J. MacDonald, Christopher E. O’Connor, Victoria A. Boehm, E. M. May, David K. Sing, Elijah Mullens, L. C. Mayorga, Trevor O. Foote, Simon Blouin, Logan A. Pearce, Nikole K. Lewis, Jeff Valenti, Natasha E. Batalha, Sydney Jenkins, Maura Lally, Mary Anne Limbach, Joshua D. Lothringer, Mark S. Marley, Ishan Mishra, Susan E. Mullally, and Andrew Vanderburg