Negli ultimi tre decenni, quasi 4, Sono stati scoperti 000 oggetti simili a pianeti in orbita attorno a stelle isolate al di fuori del sistema solare (esopianeti). A partire dal 2011, è stato possibile utilizzare il Kepler Space Telescope della NASA per osservare i primi esopianeti in orbita attorno a giovani sistemi binari di due stelle vive con l'idrogeno ancora in fiamme nel loro nucleo.

Gli astronomi brasiliani hanno ora trovato la prima prova dell'esistenza di un esopianeta in orbita attorno a una binaria più antica o più evoluta in cui una delle due stelle è morta. I risultati sono stati appena pubblicati su Giornale Astronomico , pubblicato dall'American Astronomical Society (AAS).

Leonardo Andrade de Almeida, primo autore dell'articolo, disse, "Siamo riusciti ad ottenere prove abbastanza solide dell'esistenza di un esopianeta gigante con una massa quasi 13 volte quella di Giove in un sistema binario evoluto. Questa è la prima conferma di un esopianeta in un sistema di questo tipo".

Almeida è attualmente borsista post-dottorato dell'Università Federale del Rio Grande do Norte (UFRN), dopo aver condotto una ricerca post-dottorato presso l'Istituto di Astronomia dell'Università di San Paolo, Scienze geofisiche e atmosferiche (IAG-USP), dove è stato seguito dal professor Augusto Damineli, un coautore dello studio.

Le variazioni dei tempi dell'eclissi (il tempo impiegato da ciascuna delle due stelle per eclissare l'altra) e del periodo orbitale hanno portato i ricercatori a scoprire l'esopianeta nel binario evoluto chiamato KIC 10544976, situato nella costellazione del Cigno nell'emisfero celeste settentrionale.

"Le variazioni nel periodo orbitale di un binario sono dovute all'attrazione gravitazionale tra i tre oggetti, che orbitano attorno ad un comune centro di massa, " disse Almeida.

Le variazioni del periodo orbitale non sono sufficienti per dimostrare l'esistenza di un pianeta nel caso di binari, però, perché l'attività magnetica delle stelle binarie fluttua periodicamente, proprio come il campo magnetico del sole cambia polarità ogni 11 anni, con turbolenze e numero e dimensione delle macchie solari che raggiungono un picco e poi diminuiscono.

"Le variazioni dell'attività magnetica del sole alla fine causano un cambiamento nel suo campo magnetico. Lo stesso vale per tutte le stelle isolate. Nelle binarie, queste variazioni provocano anche un cambiamento del periodo orbitale dovuto a quello che chiamiamo meccanismo Applegate, " ha spiegato Almeida.

Per confutare l'ipotesi che le variazioni nel periodo orbitale di KIC 10544976 fossero dovute solo all'attività magnetica, i ricercatori hanno analizzato l'effetto della variazione temporale dell'eclissi e il ciclo di attività magnetica della stella viva del binario.

KIC 10544976 è costituito da una nana bianca, un morto, stella di piccola massa con una temperatura superficiale elevata, e una nana rossa, una stella viva (magneticamente attiva) con una massa piccola rispetto a quella del sole e scarsa luminosità a causa della bassa produzione di energia. Le due stelle sono state monitorate da telescopi terrestri tra il 2005 e il 2017 e da Kepler tra il 2009 e il 2013, produrre dati minuto per minuto.

"Il sistema è unico, "Ha detto Almeida. "Nessun sistema simile ha dati sufficienti per permetterci di calcolare la variazione del periodo orbitale e l'attività del ciclo magnetico per la stella viva".

Utilizzando i dati di Keplero, sono stati in grado di stimare il ciclo magnetico della stella viva (nana rossa) in base alla velocità e all'energia dei brillamenti (grandi eruzioni di radiazioni elettromagnetiche) e alla variabilità dovuta alle macchie (regioni di temperatura superficiale più fredda e quindi oscurità causata da diverse concentrazioni di flusso di campo magnetico).

L'analisi dei dati ha mostrato che il ciclo di attività magnetica della nana rossa è durato 600 giorni, che è coerente con i cicli magnetici stimati per stelle isolate di piccola massa. Il periodo orbitale del binario è stato stimato in 17 anni. "Questo confuta completamente l'ipotesi che la variazione del periodo orbitale sia dovuta all'attività magnetica. La spiegazione più plausibile è la presenza di un pianeta gigante in orbita attorno al binario, con una massa circa 13 volte quella di Giove, " disse Almeida.

Ipotesi di formazione

Non è noto come si sia formato il pianeta in orbita attorno al binario. Un'ipotesi è che si sia sviluppata contemporaneamente alle due stelle miliardi di anni fa. Se è così, è un pianeta di prima generazione. Un'altra ipotesi è che si sia formato dal gas espulso durante la morte della nana bianca, rendendolo un pianeta di seconda generazione.

La conferma del suo status di pianeta di prima o seconda generazione e la sua rilevazione diretta mentre orbita attorno al binario potrebbe essere ottenuta utilizzando la nuova generazione di telescopi terrestri con specchi primari superiori a 20 metri, incluso il Giant Magellan Telescope (GMT) installato nel deserto di Atacama in Cile. Il GMT dovrebbe vedere la prima luce nel 2024.

"Stiamo sondando 20 sistemi in cui corpi esterni potrebbero mostrare effetti gravitazionali, come KIC 10544976, e la maggior parte sono osservabili solo dall'emisfero australe. Il GMT ci consentirà di rilevare direttamente questi oggetti e ottenere importanti risposte sulla formazione e l'evoluzione di questi ambienti esotici, così come la possibilità di vivere lì, " disse Almeida.