G238-44: la stella sta disintegrando il suo sistema planetario

Questa illustrazione mostra una stella nana bianca simile a G238-44 che aspira detriti da oggetti frantumati in un sistema planetario.
Questa illustrazione mostra una stella nana bianca simile a G238-44 che aspira detriti da oggetti frantumati in un sistema planetario. Credit. NASA

Cosa succede ad un sistema planetario quando la propria stella muore ?
La ricerca è stata presentata al 240° meeting dell’American Astronomical Society (rif.). La stella presa in esame è una nana bianca a 86 anni luce di distanza. I pianeti letteralmente disintegrati, sono attualmente in procinto di essere “divorati” dalla stella, con una spettacolare performance cosmica. Questo fenomeno non è del tutto insolito per le nane bianche. Ma questa stella, chiamata G238-44, è un caso particolare. Per la prima volta, gli astronomi hanno “visto” ingoiare materiale sia dall’interno che dall’esterno del suo sistema planetario in contemporanea.

La morte stellare

Nell’atmosfera di G238-44, gli astronomi hanno rilevato tracce di elementi che suggeriscono che la stella abbia recentemente inglobato sia materiale metallico e roccioso che ghiacciato. Il primo, come gli asteroidi interni del Sistema Solare, il secondo come i corpi congelati che si trovano nella Cintura di Kuiper del Sistema Solare esterno. “Non abbiamo mai visto entrambi questi tipi di oggetti accumularsi su una nana bianca contemporaneamente”, ha detto l’astronomo Ted Johnson dell’Università della California. “Studiando queste nane bianche, speriamo di ottenere una migliore comprensione dei sistemi planetari che sono ancora intatti”.

Le nane bianche sono il risultato del evoluzione stellare. Quando la stella esaurisce il materiale combustibile principale l’Idrogeno (H) devia, rigonfiandosi, dalla fase di stabilità chiamata Sequenza Principale. Quando tutto l’idrogeno è convertito in Elio (He) la successiva evoluzione della stella segue vie diverse a seconda della massa dell’oggetto celeste. Nelle stelle con circa 8 masse solari, la fusione nucleare continua con elementi più pesanti dando luogo ad una Supergigante Rossa. La nana bianca è invece lo stadio successivo, quando gli strati più esterni della supergigante, vengo espulsi in un esplosione ed il nucleo stellare collassa per effetto della gravità.

Anche la nostra stella subirà la medesima sorte. Con la sua massa, potrebbe gonfiarsi abbastanza da inghiottire Marte, quando raggiungerà la fase della gigante rossa tra qualche miliardo di anni. Questo rendere difficile pensare ad un sistema planetario nell’intorno delle fasi finali di vita di una stella. Ma recentemente, gli astronomi hanno trovato prove che suggeriscono che alcune parti dei sistemi planetari possono effettivamente sopravvivere. Sono stati, recentemente, avvistati esopianeti in orbita attorno a nane bianche . 

Lo studio di G238-44

Poiché le nane bianche sono così dense (immaginate la massa del Sole racchiuso nel diametro della Terra), gli elementi pesanti dovrebbero non essere rilevati. Questo significa che qualsiasi traccia di elementi pesanti nell’atmosfera di una nana bianca, deve essere stato depositato successivamente. Questa informazione è straordinaria, perché significa che abbiamo la capacità di analizzare indirettamente la composizione degli esopianeti nello strato interno del sistema. Allo stato artuale della nostra conoscenza è complesso sondarli nel medesimo modo in cui possiamo sondare la Terra o altri pianeti del Sistema Solare.

Siccome altri sistemi planetari, rilevati fino ad oggi, sembrano essere molto diversi dal nostro, sondare i residui degli esopianeti “inghiottiti” dalle nane bianche può aiutare gli scienziati a determinarne la composizione. Le tracce nell’atmosfera di G238-44 sono diverse da qualsiasi altra rilevazione fatta fino ad oggi. Sono stati trovati dieci elementi più pesanti dell’elio: carbonio, azoto, ossigeno, magnesio, alluminio, silicio, fosforo, zolfo, calcio e ferro. In particolare le abbondanze di Ferro e Azoto sono particolarmente elevate. Il primo elemento suggerisce corpi celesti con un nucleo di ferro, mentre il secondo suggerisce la presenza di corpi celesti ghiacciati.

Diagramma che illustra ciò che gli scienziati pensano stia accadendo intorno al G238-44.
Diagramma che illustra ciò che gli scienziati pensano stia accadendo intorno al G238-44. Credit: NASA

La soluzione migliore per i nostri dati, era un mix quasi due a uno, di materiale simile a Mercurio e materiale simile a una cometa, che è costituito da ghiaccio e polvere. Il metallo di ferro e il ghiaccio di azoto suggeriscono ciascuno condizioni selvaggiamente diverse di formazione planetaria. Non c’è nessun oggetto noto del sistema solare che possegga entrambi nelle medesime concentrazioni” ha affermato Ted Johnson.

Le implicazioni della scoperta

I risultati indicano anche che gli ingredienti per creare un mondo abitabile potrebbero non essere così rari nella Via Lattea. La Terra è un mondo roccioso e si pensa che sia stato seminato con gli elementi vitali per la vita, come l’acqua, dal bombardamento di asteroidi. Il rilevamento di materiale ricco di azoto potrebbe significare che i serbatoi congelati di questi elementi potrebbero essere comuni. “La vita come la conosciamo, richiede un pianeta roccioso ricoperto da una varietà di elementi volatili come carbonio, azoto e ossigeno”, ha detto il fisico e astronomo Benjamin Zuckerman dell’UCLA. “Le abbondanze degli elementi che vediamo su questa nana bianca sembrano provenire sia da un corpo genitore roccioso che da un corpo genitore ricco di volatili. È il primo esempio che abbiamo trovato tra gli studi su centinaia di nane bianche”.

In effetti, ipotetici alieni che scruteranno il Sole da lontano, quando si evolverà in una nana bianca, potrebbero vedere qualcosa di simile. Sebbene gli oggetti interni del Sistema Solare possano essere vaporizzati dalle nane bianche in espansione, la fascia di asteroidi tra Marte e Giove potrebbe sopravvivere, essere perturbata da Giove destabilizzato e piovere sulla stella morta.

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