NASA: “Stella Morta osservata mentre fa a pezzi il sistema planetario”

L’agonia di una stella ha sconvolto così violentemente il suo sistema planetario che la stella morta che si è lasciata alle spalle, chiamata nana bianca, sta aspirando detriti sia dalla parte interna che da quella esterna del sistema. Questa è la prima volta che gli astronomi hanno osservato una stella nana bianca che sta consumando materiale sia roccioso-metallico che ghiacciato, gli ingredienti dei pianeti. I dati d’archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA e di altri osservatori della NASA sono stati essenziali per diagnosticare questo caso di cannibalismo cosmico. I risultati aiutano a descrivere la natura violenta dei sistemi planetari evoluti e possono raccontare agli astronomi la composizione dei sistemi di nuova formazione:

NASA

I risultati si basano sull’analisi del materiale catturato dall’atmosfera della vicina stella nana bianca G238-44. Una nana bianca è ciò che resta di una stella come il nostro Sole dopo che ha perso i suoi strati esterni e ha smesso di bruciare carburante attraverso la fusione nucleare. “Non abbiamo mai visto entrambi questi tipi di oggetti accumularsi su una nana bianca contemporaneamente”, ha detto Ted Johnson, il ricercatore capo e laureato all’Università della California, Los Angeles (UCLA). “Studiando queste nane bianche, speriamo di ottenere una migliore comprensione dei sistemi planetari che sono ancora intatti”.

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I risultati sono anche intriganti perché piccoli oggetti ghiacciati sono accreditati per essersi schiantati contro e “irrigare” pianeti asciutti e rocciosi nel nostro sistema solare. Si pensa che miliardi di anni fa comete e asteroidi abbiano trasportato acqua sulla Terra, innescando le condizioni necessarie per la vita come la conosciamo. La composizione dei corpi rilevati mentre piovono sulla nana bianca implica che i serbatoi ghiacciati potrebbero essere comuni tra i sistemi planetari, ha affermato Johnson. “La vita come la conosciamo richiede un pianeta roccioso ricoperto da una varietà di elementi come carbonio, azoto e ossigeno”, ha affermato Benjamin Zuckerman, professore e coautore dell’UCLA. “Le abbondanze degli elementi che vediamo su questa nana bianca sembrano richiedere un corpo genitore sia roccioso che ricco di volatili: il primo esempio che abbiamo trovato tra gli studi su centinaia di nane bianche”. Derby di demolizione:

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Le teorie sull’evoluzione del sistema planetario descrivono la transizione tra una stella gigante rossa e le fasi di una nana bianca come un processo caotico. La stella perde rapidamente i suoi strati esterni e le orbite dei suoi pianeti cambiano drasticamente. Piccoli oggetti, come asteroidi e pianeti nani, possono avvicinarsi troppo a pianeti giganti ed essere precipitati verso la stella. Questo studio conferma la reale portata di questa violenta fase caotica, mostrando che entro 100 milioni di anni dall’inizio della sua fase di nana bianca, la stella è in grado di catturare e consumare simultaneamente materiale dalla sua cintura di asteroidi e dalle regioni simili alla cintura di Kuiper:

Questo diagramma illustrato del sistema planetario G238-44 traccia la sua distruzione. La piccola stella nana bianca è al centro dell’azione. Un debole disco di accrescimento è costituito dai pezzi di corpi frantumati che cadono sulla nana bianca. I rimanenti asteroidi e corpi planetari costituiscono un serbatoio di materiale che circonda la stella. Pianeti giganti gassosi più grandi potrebbero ancora esistere nel sistema. Molto più lontano c’è una cintura di corpi ghiacciati come le comete, che alla fine alimentano anche la stella morta. Crediti illustrazione: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

La massa totale stimata alla fine divorata dalla nana bianca in questo studio potrebbe non essere superiore alla massa di un asteroide o di una piccola luna. Sebbene la presenza di almeno due oggetti che la nana bianca stia consumando non sia misurata direttamente, è probabile che uno sia ricco di metalli come un asteroide e un altro sia un corpo ghiacciato simile a quello che si trova ai margini del nostro sistema solare nella fascia di Kuiper. Sebbene gli astronomi abbiano catalogato oltre 5.000 esopianeti, l’unico pianeta di cui abbiamo una conoscenza diretta della sua composizione interna è la Terra. Il cannibalismo della nana bianca offre un’opportunità unica per smontare i pianeti e vedere di cosa erano fatti quando si sono formati per la prima volta attorno alla stella.

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Il team ha misurato la presenza di azoto, ossigeno, magnesio, silicio e ferro, tra gli altri elementi. Il rilevamento di ferro in un’abbondanza molto elevata è la prova della presenza di nuclei metallici di pianeti terrestri, come Terra, Venere, Marte e Mercurio. Abbondanze di azoto inaspettatamente elevate li hanno portati a concludere la presenza di corpi ghiacciati. “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”, ha affermato Johnson. “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 con così tanto di entrambi.”

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Morte di un sistema planetario

Quando una stella come il nostro Sole si espande in una gigante rossa gonfia verso la fine della sua vita, perderà massa gonfiando i suoi strati esterni. Una conseguenza di ciò può essere la dispersione gravitazionale di piccoli oggetti come asteroidi, comete e lune da parte di eventuali grandi pianeti rimanenti. Come i flipper in un gioco arcade, gli oggetti sopravvissuti possono essere lanciati in orbite estremamente eccentriche.

“Dopo la fase di gigante rossa, la stella nana bianca che rimane è compatta, non più grande della Terra. I pianeti ribelli finiscono per avvicinarsi molto alla stella e sperimentano potenti forze di marea che li fanno a pezzi, creando un disco gassoso e polveroso che alla fine cade sulla superficie della nana bianca“, ha spiegato Johnson. I ricercatori stanno esaminando lo scenario definitivo per l’evoluzione del Sole, tra 5 miliardi di anni. La Terra potrebbe essere completamente vaporizzata insieme ai pianeti interni. Ma le orbite di molti degli asteroidi nella fascia principale degli asteroidi saranno perturbate gravitazionalmente da Giove e alla fine cadranno sulla nana bianca che diventerà il resto del Sole.

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Per oltre due anni, il gruppo di ricerca dell’UCLA, dell’Università della California, di San Diego e della Kiel University in Germania, ha lavorato per svelare questo mistero analizzando gli elementi rilevati sulla nana bianca catalogata come G238-44. La loro analisi include i dati del Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) in pensione della NASA, dello spettrometro Echelle ad alta risoluzione (HIRES) dell’Osservatorio Keck alle Hawaii e del Cosmic Origins Spectrograph (COS) e dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) del telescopio spaziale Hubble. I risultati del team sono stati presentati in una conferenza stampa dell’American Astronomical Society (AAS) mercoledì 15 giugno 2022. Link video (NASA):

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Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra la NASA e l’ESA (Agenzia spaziale europea). Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio. Lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, nel Maryland, conduce le operazioni scientifiche di Hubble. STScI è gestito per la NASA dall’Association of Universities for Research in Astronomy, a Washington, DC

Banner Illustrazione Didascalia:
Questa illustrazione mostra una stella nana bianca che aspira detriti da oggetti frantumati in un sistema planetario. Il telescopio spaziale Hubble rileva la firma spettrale dei detriti vaporizzati che hanno rivelato una combinazione di materiale roccioso-metallico e ghiacciato, gli ingredienti dei pianeti. I risultati aiutano a descrivere la natura violenta dei sistemi planetari evoluti e la composizione dei suoi corpi in disintegrazione. Crediti illustrativi: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI).

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Fonte: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-dead-star-caught-ripping-up-planetary-system

 

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