La ricerca di pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare – esopianeti – è uno dei campi in più rapida crescita in astronomia.
Negli ultimi decenni sono stati rilevati più di 5.000 esopianeti e gli astronomi ora stimano che in media ci sia almeno un pianeta per stella nella nostra galassia. Molti sforzi di ricerca attuali mirano a rilevare pianeti simili alla Terra adatti alla vita. Questi sforzi si concentrano sulle cosiddette stelle della “sequenza principale” come il nostro Sole, stelle che sono alimentate dalla fusione di atomi di idrogeno in elio nei loro nuclei e rimangono stabili per miliardi di anni. Più del 90 percento di tutti gli esopianeti conosciuti finora sono stati rilevati attorno a stelle di sequenza principale. Come parte di un team internazionale di astronomi, hanno studiato una stella che assomiglierà molto al nostro Sole tra miliardi di anni e abbiamo scoperto che ha un pianeta che a tutti gli effetti avrebbe dovuto divorare. Nella ricerca pubblicata oggi su Nature, esponiamo il puzzle dell’esistenza di questo pianeta e proponiamo alcune possibili soluzioni. Proprio come gli esseri umani, le stelle subiscono cambiamenti man mano che invecchiano. Una volta che una stella ha esaurito tutto il suo idrogeno nel nucleo, il nucleo della stella si restringe e l’involucro esterno si espande man mano che la stella si raffredda. In questa fase evolutiva della “gigante rossa”, le stelle possono crescere fino a oltre 100 volte la loro dimensione originale. Quando questo accadrà al nostro Sole, tra circa 5 miliardi di anni, ci aspettiamo che diventerà così grande da inghiottire Mercurio , Venere e forse la Terra. Alla fine, il nucleo diventa abbastanza caldo da consentire alla stella di iniziare a fondere l’elio. In questa fase la stella si riduce a circa 10 volte la sua dimensione originale e continua a bruciare stabilmente per decine di milioni di anni. Conosciamo centinaia di pianeti in orbita attorno a stelle giganti rosse. Uno di questi si chiama 8 Ursae Minoris b , un pianeta con circa la massa di Giove in un’orbita che lo tiene solo circa la metà della distanza dalla sua stella di quanto lo sia la Terra dal Sole. Il pianeta è stato scoperto nel 2015 da un team di astronomi coreani utilizzando la tecnica “Doppler wobble”, che misura l’attrazione gravitazionale del pianeta sulla stella. Nel 2019, l’Unione Astronomica Internazionale ha soprannominato la stella Baekdu e il pianeta Halla, come le montagne più alte della penisola coreana. L’analisi di nuovi dati su Baekdu raccolti dal telescopio spaziale Transiting Exoplanet Survey Satellite ( TESS ) della NASA ha prodotto una scoperta sorprendente. A differenza di altre giganti rosse che abbiamo scoperto ospitare esopianeti su orbite ravvicinate, Baekdu ha già iniziato a fondere l’elio nel suo nucleo. Usando le tecniche dell’astrosismologia , che studia le onde all’interno delle stelle , possiamo determinare quale materiale sta bruciando una stella.
La scoperta è stata sconcertante: se Baekdu sta bruciando elio, avrebbe dovuto essere molto più grande in passato, così grande che avrebbe dovuto inghiottire il pianeta Halla. Com’è possibile che Halla sia sopravvissuta? Come spesso accade nella ricerca scientifica, la prima cosa da fare è stata escludere la spiegazione più banale: che Halla non sia mai realmente esistito. In effetti, alcune apparenti scoperte di pianeti in orbita attorno a giganti rosse utilizzando la tecnica dell’oscillazione Doppler si sono successivamente dimostrate essere illusioni create da variazioni a lungo termine nel comportamento della stella stessa . Tuttavia, le osservazioni di follow-up hanno escluso uno scenario così falso positivo per Halla. Il segnale Doppler di Baekdu è rimasto stabile negli ultimi 13 anni e uno studio approfondito di altri indicatori non ha mostrato altra possibile spiegazione per il segnale. Halla è reale, il che ci riporta alla domanda su come sia sopravvissuto. Dopo aver confermato l’esistenza del pianeta, siamo arrivati a due scenari che potrebbero spiegare la situazione che vediamo con Baekdu e Halla.
Se la stella Baekdu era binaria, ci sono due scenari che possono spiegare la sopravvivenza del pianeta Halla. Almeno la metà di tutte le stelle nella nostra galassia non si sono formate isolatamente come il nostro Sole, ma fanno parte di sistemi binari. Se Baekdu una volta era una stella binaria, Halla potrebbe non aver mai affrontato il pericolo di essere inghiottito. Una fusione di queste due stelle potrebbe aver impedito l’espansione di entrambe le stelle a una dimensione abbastanza grande da inghiottire il pianeta Halla. Se una stella diventasse da sola una gigante rossa, avrebbe inghiottito Halla, tuttavia, se si fondesse con una stella compagna, passerebbe direttamente alla fase di combustione dell’elio senza diventare abbastanza grande da raggiungere il pianeta. In alternativa, Halla potrebbe essere un pianeta relativamente neonato. La violenta collisione tra le due stelle potrebbe aver prodotto una nube di gas e polvere da cui potrebbe essersi formato il pianeta. In altre parole, il pianeta Halla potrebbe essere un pianeta di “seconda generazione” appena nato. Qualunque sia la spiegazione corretta, la scoperta di un pianeta vicino in orbita attorno a una stella gigante rossa che brucia elio dimostra che la natura trova modi per far apparire gli esopianeti in luoghi dove meno ce li potremmo aspettare.
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