Gli astronomi hanno fatto la prima scoperta diretta di una stella nana bianca in orbita attorno a un pianeta minore in disintegrazione che alla fine si scontrerà con essa. L’osservazione, effettuata dal telescopio spaziale Kepler, offre uno sguardo su ciò che potrebbe accadere alla Terra in pochi miliardi di anni quando il Sole, come la maggior parte delle stelle, diventerà una nana bianca.
Lo studio, pubblicato su Nature, si aggiunge anche a un numero crescente di studi che riportano che le stelle nane possono avere atmosfere inquinate da elementi pesanti, in alcuni casi i costituenti dell’acqua. Sapere che i pianeti possono essere la fonte di tale contaminazione dà peso a un’ipotesi secondo cui l’acqua sulla Terra è stata depositata da corpi rocciosi provenienti da regioni lontane del nostro sistema solare.
La vita di una stella
La maggior parte delle stelle, incluso il nostro Sole, diventeranno nane bianche quando moriranno – prima di diventare una nana nera o una supernova – quando avranno esaurito il loro combustibile nucleare. Il nostro modello standard per le nane bianche prevede che le nane bianche non abbiano elementi più pesanti dell’elio nell’atmosfera, ma un numero crescente di misurazioni delle atmosfere delle nane bianche mostra la presenza di elementi più pesanti come ossigeno, magnesio, silicio e ferro. Ciò è sorprendente perché si prevede che la forte gravità superficiale di una nana bianca farà sì che gli elementi pesanti affondino rapidamente al centro, lasciando nell’atmosfera idrogeno ed elio con il quale la stella si alimenterà fino a diventare una nana nera.
Una spiegazione di questo inquinamento atmosferico è che corpi rocciosi con proprietà simili a quelli del nostro sistema solare si scontrano con una nana bianca e reintegrano la sua atmosfera con nuovi elementi pesanti, inclusa l’acqua. Tuttavia, fino ad ora, non c’erano prove dirette che tali corpi rocciosi esistessero o potessero cadere su una nana bianca.
Gli autori del nuovo studio hanno scoperto il pianeta notando un calo della luminosità – un segnale simile al transito – della nana bianca WD 1145+017 (nota anche come EPIC 201563164). Hanno anche rilevato segnali simili ma più deboli, tutti con periodi compresi tra 4,5 e cinque ore. Utilizzando dati aggiuntivi provenienti da una serie di telescopi terrestri, hanno interpretato questi cali come momenti in cui oggetti di piccola massa orbitano davanti alla nana bianca, bloccando parte della sua luce.
Sebbene il comportamento dei cali nel tempo sia complesso, il team pensa che almeno sei oggetti planetari minori con masse paragonabili o inferiori al pianeta nano Cerere orbitano attorno alla nana bianca WD 1145+017 ogni 4,5 o 4,9 ore. I corpi sembrano essere rocciosi con densità maggiori di Plutone – almeno due grammi per centimetro cubo. Hanno anche code di polvere simili a comete prodotte quando la radiazione incidente della nana bianca riscalda le loro superfici, facendo sì che minerali come l’ortoclasio e la fayalite formino vapori metallici fluenti.
Gli astronomi hanno anche analizzato la luce della stella stessa attraverso la spettroscopia e potrebbero confermare che è effettivamente inquinata da elementi tra cui magnesio, alluminio, silicio, calcio, ferro e nichel. Questi elementi molto probabilmente sono finiti lì negli ultimi milioni di anni, molto di recente dato che la nana bianca si è formata 175 milioni di anni fa.
Cosa significa per la Terra?
Quando il nostro Sole muore, inizialmente si espanderà fino a diventare un’enorme stella gigante rossa e inghiottirà Mercurio e Venere e forse anche la Terra. Quando il suo combustibile nucleare sarà esaurito, la gravità farà rimpicciolire il Sole fino a raggiungere le dimensioni della Terra stessa, ma con una densità così alta che un cucchiaino di questa stella avrebbe una massa di quasi 15 tonnellate. Questo ciclo evolutivo potrebbe perturbare le orbite di altri pianeti del sistema solare, aumentando le possibilità che si scontrino tra loro e alla fine si disintegrino e cadano nel Sole, proprio come nel nuovo studio.
La ricerca potrebbe anche aiutare a spiegare un’altra importante questione della scienza planetaria: se l’acqua sulla Terra fosse già presente nel materiale primordiale che formava il nostro pianeta o se fosse stata piantata qui da collisioni con altri corpi.
All’inizio di quest’anno è stato scoperto che un’altra nana bianca, SDSS J1242, aveva un’atmosfera inquinata da una grande quantità di ossigeno, il che ha sollevato la possibilità che un asteroide trasportatore d’acqua potesse averlo piantato lì. Ma non è stato possibile rilevare direttamente i detriti rocciosi che hanno causato l’inquinamento in questo sistema. Il nuovo studio fornisce prove convincenti della connessione tra i corpi rocciosi in disintegrazione e le atmosfere inquinate delle nane bianche.
Quattro miliardi di anni fa, si pensa che la Terra e altri pianeti rocciosi siano stati bombardati da comete e asteroidi. Sebbene gli asteroidi nel nostro sistema solare siano oggi oggetti sterili, i due studi indicano che possono effettivamente trasportare un certo numero di elementi pesanti. Forse 4 miliardi di anni fa alcuni di essi contenevano acqua e forse anche le complesse molecole organiche che fornivano gli elementi costitutivi della vita.
Gli autori sperano che studi futuri su WD 1145+017, e forse altri sistemi, con la spettroscopia di transito possano rilevare la presenza di molecole più complesse nelle code di polvere dei detriti.
Autore
Carole Mundell, University of Bath
