Possibile pianeta di seconda generazione attorno a una nana bianca

Un caso irrisolto negli archivi di Hubble

HS 0209+0832 è una nana bianca a circa 270 anni luce da noi: il nucleo messo a nudo di una stella simile al Sole che ha esaurito il combustibile e si è liberata degli strati esterni. È giovane: si raffredda da appena 5 milioni di anni circa, e la sua superficie è ancora a circa 35.800 kelvin. La sua gravità trascina sotto la superficie l’elio e gli elementi più pesanti nel giro di pochi mesi, quindi l’elio e i metalli che vi si osservano devono continuare ad arrivare dall’esterno.

Uno studio del 2000 su uno spettro ultravioletto ripreso da Hubble il 10 gennaio 1999 ha identificato sette elementi, ma circa 100 righe non corrispondevano ad alcun elemento noto, e l’origine dell’inquinamento è rimasta un mistero. Jamie Williams dell’Università di Warwick e i suoi colleghi hanno rianalizzato i dati con elenchi di righe atomiche più recenti e hanno ricondotto la maggior parte di quelle righe al rame e al niobio. Gli spettri ripresi nel 2002 da FUSE, un satellite della NASA per l’ultravioletto oggi non più in funzione, mostrano le stesse righe del niobio.

Che cos’è un pianeta di seconda generazione

La Terra è un pianeta di prima generazione: si è formata dal disco di gas e polveri rimasto dopo la nascita del Sole. Un pianeta di seconda generazione nasce invece tardi nella vita della sua stella, dal materiale che la stella stessa ha espulso.

Nell’ultima fase di gigante (il ramo asintotico delle giganti, AGB), una stella simile al Sole disperde nello spazio i propri strati esterni. All’interno di queste stelle i nuclei atomici catturano neutroni uno alla volta, e così si formano lentamente elementi più pesanti del ferro: è quello che gli astronomi chiamano processo s (dall’inglese slow, lento). Il niobio è uno dei suoi prodotti, quindi un pianeta formato dal materiale espulso da una stella AGB dovrebbe mostrare un eccesso di niobio che nessun processo noto può produrre in un pianeta nato attorno a una stella giovane.

Una stella isolata che perde massa in modo uniforme difficilmente lascia dietro di sé un disco in cui possano formarsi pianeti, perciò gli autori ipotizzano una compagna vicina: inghiottita dalla gigante in espansione, avrebbe contribuito a espellerne l’inviluppo, e parte di quel materiale potrebbe essersi raccolta in un disco.

Gli indizi

• Troppo niobio. Il rapporto tra niobio e calcio è più di mille volte quello del Sole, e negli spettri FUSE di altre 33 nane bianche inquinate da detriti il niobio non compare.
• Niente roccia. I detriti che inquinano una nana bianca sono di solito ricchi di silicio e di ferro. Qui il silicio compare solo in tracce e il ferro non è stato rilevato, quindi il nichel è almeno due volte più abbondante del ferro; per la Terra nel suo insieme, invece, il ferro è circa venti volte più abbondante del nichel. Insieme all’afflusso di elio, questo fa pensare all’atmosfera di un pianeta gigante.
• Un ritmo di 4,4 giorni. Il telescopio spaziale TESS della NASA ha visto la luminosità della stella oscillare dello 0,12% ogni 4,4 giorni. Di solito una nana bianca ruota su sé stessa in circa 30 ore, perciò il gruppo attribuisce il segnale, più lento, a un corpo in orbita a 6,6 milioni di chilometri dalla stella: un nono della distanza tra Mercurio e il Sole.

Che cosa resta incerto e dove guardare

Il pianeta non è stato visto e la sua massa è ignota: per questo l’articolo lo definisce un candidato. TESS non lo ha mai visto passare davanti alla stella e il segnale di 4,4 giorni è debole: se si analizzano separatamente i quattro periodi di osservazione, solo due lo mostrano chiaramente. La luce della stella riflessa o riemessa dal lato diurno di un pianeta ordinario potrebbe produrre un’oscillazione dello 0,12% solo se il pianeta avesse un diametro da quattro a otto volte quello di Giove. Gli autori propongono due spiegazioni: un pianeta giovane il cui lato notturno, caldissimo, è più luminoso del lato diurno coperto di foschia, oppure una coda di gas in fuga, simile a quella di una cometa, che si frappone tra noi e la stella anche se il pianeta stesso non lo fa.

Nemmeno la chimica torna del tutto: secondo i modelli, le stelle AGB producono stronzio insieme al niobio, eppure lo stronzio non è stato rilevato.

HS 0209+0832 si trova nella Balena, ad ascensione retta 2h 12m e declinazione +8° 47′. È visibile da entrambi gli emisferi e raggiunge la massima altezza nel cuore della notte a fine ottobre: 57° sopra l’orizzonte a Roma, 47° a Città del Capo. Con una magnitudine di circa 13,8 la si individua solo con un telescopio e una cartina dettagliata, e anche allora appare come un debole punto, uguale a qualunque altra stella. Nessun telescopio, nemmeno Hubble, ha visto il pianeta: tutto ciò che se ne sa è stato ricavato dalla luce della stella.