È un disco di detriti che circonda una nana bianca, ed è più unico che raro: a differenza di quanto osservato in sistemi analoghi scoperti in precedenza, i detriti — resti di pianeti che un tempo orbitavano intorno alla stella — sono organizzati in un disco doppio, le cui due parti sono separate da un netto intervallo. Il disco appare modellato da due corpi planetari, uno dei quali forse grande quanto Plutone, sopravvissuti alla morte violenta della stella.
Rappresentazione artistica di un disco di detriti attorno alla nana bianca J1328−1450. Crediti: Eso/L. Calçada
«Sappiamo da tempo che i pianeti possono sopravvivere alla trasformazione della loro stella madre, ma questo è il primo esempio di un sistema complesso dotato di un doppio disco di detriti e, potenzialmente, di due planetesimi sopravvissuti», dice Nicola Gentile Fusillo, astronomo all’Università di Trieste e autore principale dello studio pubblicato ieri su Nature Astronomy. La stella centrale del sistema è la nana bianca J1328−1450: il nucleo denso e ormai spento che rimane quando una stella simile al Sole esaurisce il proprio combustibile.
Quando stelle come il Sole entrano nelle fasi finali della propria esistenza, si espandono e disperdono i propri strati esterni, inghiottendo e distruggendo i pianeti vicini. I corpi rocciosi che riescono a sopravvivere possono frammentarsi, dando origine a un disco intorno alla stella centrale ormai spenta. Tuttavia, il disco che circonda J1328−1450 differisce da quelli osservati intorno ad altre stelle morte: anziché presentare un unico anello di detriti planetari vaporizzati, la stella è circondata da due anelli di detriti concentrici.
«La struttura che osserviamo in questo sistema è particolarmente affascinante, poiché i due anelli gassosi risultano straordinariamente stabili e rimangono separati da uno spazio vuoto», osserva il coautore Felipe Lagos- Vilches, astronomo all’Università di Warwick (Regno Unito) e all’Universidad Técnica Federico Santa María (Cile). «Questo sistema offre una rara prospettiva sul processo violento e caotico attraverso il quale un sistema planetario giunge al proprio epilogo. Inoltre, suggerisce che le stelle morte possano ospitare strutture a disco molto più complesse di quanto si pensasse in precedenza», aggiunge Gentile Fusillo, che è anche associato all’Inaf di Trieste.
Secondo il gruppo di ricerca, questa complessa struttura doppia è probabilmente mantenuta da due corpi di tipo planetario sopravvissuti, che percorrono orbite distinte. Stimano che il corpo situato nell’anello interno abbia le dimensioni di un tipico asteroide – con un diametro di pochi chilometri – mentre quello nell’anello esterno potrebbe essere grande quanto Plutone o addirittura come la Luna.
Questo diagramma mostra come gli astronomi possano dedurre la presenza di un disco gassoso attorno a una stella. Il gas emette luce solo a lunghezze d’onda ben specifiche, che possono essere osservate con uno spettrografo. Questa lunghezza d’onda caratteristica si sposterà verso i colori più blu o più rossi se il gas si sta avvicinando o allontanando da noi, rispettivamente. Se il gas ruota attorno a una stella, un lato del disco si avvicina a noi e l’altro si allontana, quindi il suo spettro presenta due picchi spostati verso i colori blu e rosso, come si vede nelle immagini a sinistra. Più velocemente ruota il disco, più i picchi saranno distanti l’uno dall’altro. Se sono presenti due dischi di gas concentrici, come rappresentato nelle immagini a destra, ciascuno produrrà la propria coppia di picchi nello spettro, poiché si muovono a velocità diverse. Il disco esterno ruota più lentamente di quello interno, quindi i suoi due picchi sono più vicini tra loro. Crediti: Eso
Tutti i dischi di detriti individuati finora intorno a nane bianche sono stati identificati grazie alla medesima “firma” osservativa, che indica la presenza di un unico disco appiattito e in rotazione. Invece, le nuove osservazioni, effettuate con lo strumento X-shooter installato sul Vlt dell’Eso, nel deserto di Atacama, in Cile, mostrano che il sistema di J1328−1450 rompe completamente questo schema, rivelando invece l’impronta inconfondibile di un doppio disco.
Le osservazioni rivelano inoltre la presenza nel disco di elementi quali calcio, ossigeno, magnesio e ferro, indicando una composizione simile a quella del materiale planetario roccioso che si trova nel Sistema solare. I dati indicano anche che i due anelli di cui è composto il disco hanno in realtà composizioni piuttosto differenti: quello interno è ricco di magnesio gassoso, mentre quello esterno ne è in gran parte privo. Ciò suggerisce che i planetesimi che alimentano gli anelli provengano da due pianeti con composizioni diverse. Un’altra spiegazione possibile è che essi siano dovuti alla differenziazione di due diverse parti di un solo corpo celeste, come per esempio la crosta e il nucleo di un pianeta.
Anche il Sistema solare potrebbe andare incontro a un destino simile, dato che, in un futuro molto lontano, il Sole diventerà una nana bianca, un processo che potrebbe portare alla distruzione della Terra. «Il sistema offre dunque uno sguardo straordinario su quello che potrebbe essere il futuro dei sistemi planetari, compreso il nostro», conclude Lagos-Vilches.
Fonte: press release Eso
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A double debris disc around a white dwarf sculpted by two planetary bodies”, di Nicola Pietro Gentile Fusillo, Felipe Lagos-Vilches, Boris T. Gänsicke, Christopher J. Manser e Detlev Koester