Grazie a uno stuolo di telescopi nello spazio e sulla Terra, e persino a un paio di astronomi dilettanti in Arizona, un astronomo dell'Università del Wisconsin-Madison e i suoi colleghi hanno scoperto un pianeta delle dimensioni di Giove che orbita a rotta di collo attorno a una lontana nana bianca. Il sistema, a circa 80 anni luce di distanza, viola tutte le convenzioni comuni su stelle e pianeti. La nana bianca è il residuo di una stella simile al sole, notevolmente ridotto a circa le dimensioni della Terra, eppure conserva metà della massa del sole. L'enorme pianeta incombe sulla sua piccola stella, che gira ogni 34 ore grazie a un'orbita incredibilmente stretta. In contrasto, Mercurio impiega 90 giorni relativamente letargici per orbitare attorno al sole. Sebbene in passato ci siano stati accenni di grandi pianeti orbitanti vicino alle nane bianche, le nuove scoperte sono la prova più evidente che questi bizzarri accoppiamenti esistono. Questa conferma mette in evidenza i diversi modi in cui i sistemi stellari possono evolversi e può dare uno sguardo al destino del nostro sistema solare. Un tale sistema di nane bianche potrebbe persino fornire una rara sistemazione abitabile affinché la vita possa sorgere alla luce di una stella morente.

"Non abbiamo mai visto prove prima di un pianeta che si avvicini così tanto a una nana bianca e sopravviva. È una piacevole sorpresa, " afferma il ricercatore capo Andrew Vanderburg, che di recente è entrato a far parte del dipartimento di astronomia dell'UW-Madison come assistente professore. Vanderburg ha completato il lavoro mentre era un Sagan Fellow della NASA indipendente presso l'Università del Texas ad Austin.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il ​​16 settembre sulla rivista Natura . Vanderburg guidò un grande, collaborazione internazionale di astronomi che hanno analizzato i dati. I telescopi che hanno contribuito includevano il telescopio per la caccia agli esopianeti TESS della NASA e due grandi telescopi terrestri nelle Isole Canarie.

Vanderburg è stato originariamente attratto dallo studio delle nane bianche, i resti di stelle grandi quanto il sole dopo che hanno esaurito il loro combustibile nucleare, e dei loro pianeti per caso. Mentre frequentava la scuola di specializzazione, stava esaminando i dati del predecessore di TESS, il telescopio spaziale Keplero, e ho notato una nana bianca con una nuvola di detriti intorno.

"Quello che abbiamo scoperto è che questo era un pianeta minore o un asteroide che veniva fatto a pezzi mentre guardavamo, che è stato davvero bello, " dice Vanderburg. Il pianeta era stato distrutto dalla gravità della stella dopo che la sua transizione verso una nana bianca aveva causato la caduta dell'orbita del pianeta verso la stella.

Da allora, Vanderburg si è chiesto se i pianeti, particolarmente grandi, potrebbe sopravvivere al viaggio verso una stella che invecchia.

Scansionando i dati per migliaia di sistemi nani bianchi raccolti da TESS, i ricercatori hanno individuato una stella la cui luminosità si è ridotta della metà circa ogni giorno e mezzo, un segno che qualcosa di grosso stava passando davanti alla stella su una calzamaglia, orbita fulminea. Ma era difficile interpretare i dati perché il bagliore di una stella vicina interferiva con le misurazioni di TESS. Per superare questo ostacolo, gli astronomi hanno integrato i dati TESS provenienti da telescopi terrestri ad alta risoluzione, di cui tre gestiti da astrofili.

"Una volta che il bagliore era sotto controllo, in una notte, hanno ottenuto dati molto più belli e più puliti di quelli che abbiamo ottenuto con un mese di osservazioni dallo spazio, " dice Vanderburg. Poiché le nane bianche sono molto più piccole delle stelle normali, i grandi pianeti che passano davanti a loro bloccano molta luce della stella, rendendo molto più semplice il rilevamento da parte dei telescopi terrestri.

I dati hanno rivelato che un pianeta più o meno delle dimensioni di Giove, forse un po' più grande, orbitava molto vicino alla sua stella. Il team di Vanderburg ritiene che il gigante gassoso sia partito molto più lontano dalla stella e si sia spostato nella sua orbita attuale dopo che la stella si è evoluta in una nana bianca.

La domanda è diventata:come ha fatto questo pianeta a evitare di essere fatto a pezzi durante lo sconvolgimento? I precedenti modelli di interazioni tra nana bianca e pianeta non sembravano allinearsi per questo particolare sistema stellare.

I ricercatori hanno eseguito nuove simulazioni che hanno fornito una potenziale risposta al mistero. Quando la stella ha finito il carburante, si espanse in una gigante rossa, inghiottendo tutti i pianeti vicini e destabilizzando il pianeta delle dimensioni di Giove che orbitava più lontano. Ciò ha fatto sì che il pianeta assumesse un esagerato, un'orbita ovale che è passata molto vicino alla nana bianca ora rimpicciolita ma ha anche lanciato il pianeta molto lontano all'apice dell'orbita.

Nel corso di eoni, l'interazione gravitazionale tra la nana bianca e il suo pianeta ha lentamente disperso l'energia, alla fine guidando il pianeta in una stretta, orbita circolare che richiede solo un giorno e mezzo per essere completata. Questo processo richiede tempo, miliardi di anni. Questa particolare nana bianca è una delle più antiche osservate dal telescopio TESS a quasi 6 miliardi di anni, tutto il tempo per rallentare il suo enorme pianeta partner.

Mentre le nane bianche non conducono più la fusione nucleare, rilasciano ancora luce e calore mentre si raffreddano. È possibile che un pianeta abbastanza vicino a una stella così morente si trovi nella zona abitabile, la regione vicino a una stella dove può esistere acqua liquida, presunto necessario affinché la vita nasca e sopravviva.

Ora che la ricerca ha confermato l'esistenza di questi sistemi, offrono un'opportunità allettante per cercare altre forme di vita. La struttura unica dei sistemi di pianeti nani bianchi offre un'opportunità ideale per studiare le firme chimiche delle atmosfere dei pianeti orbitanti, un potenziale modo per cercare segni di vita da lontano.

"Penso che la parte più eccitante di questo lavoro sia ciò che significa sia per l'abitabilità in generale - possono esserci regioni ospitali in questi sistemi solari morti - sia anche per la nostra capacità di trovare prove di quell'abitabilità, "dice Vanderburg.