Una delle grandi cose della scienza è che, quando inizi ad osservare un nuovo oggetto nello spazio, non puoi mai essere sicuro di cosa troverai.

Ne abbiamo ricevuto un fantastico promemoria durante le osservazioni volte a verificare se le stelle vicine avessero compagni planetari. Le nostre osservazioni hanno confermato la scoperta di un paio di pianeti, ma ha anche prodotto una sorpresa inaspettata.

Sepolto tra i nostri candidati c'era il cadavere di una stella, una nana bianca, una scoperta che abbiamo annunciato questo mese nel Giornale Astrofisico .

La ricerca di oscillazioni stellari

La nostra storia inizia con un sondaggio chiamato Anglo-Australian Planet Search (AAPS), che ha trascorso 17 anni alla ricerca di mondi alieni utilizzando il telescopio anglo-australiano da 3,9 metri al Siding Spring Observatory nel New South Wales.

Spesso diciamo che un pianeta orbita attorno a una stella (la Terra orbita intorno al Sole, Per esempio), ma la verità è leggermente più complicata. Anziché, i due orbitano attorno al loro comune centro di massa. Di conseguenza, una stella che ospita un pianeta traballerà, oscillando avanti e indietro nel tempo.

I sondaggi sulla velocità radiale cercano i pianeti tentando di rilevare quell'oscillazione rivelatrice. Nel corso della sua vita, l'AAPS ha scoperto in questo modo più di 40 pianeti.

Ma è quasi certo che altri pianeti sono rimasti da scoprire nei dati AAPS. Così abbiamo iniziato a cercare quei mondi nascosti.

In diversi casi abbiamo trovato stelle che mostravano segni distinti di oscillazione, ma per il quale era stata completata meno di un'orbita completa. Senza osservare un'orbita completa, non sappiamo se i compagni che causano l'oscillazione sono pianeti, o altre stelle.

Allora come possiamo capire cosa abbiamo trovato?

Imaging diretto:un nuovo trucco

Abbiamo identificato 21 stelle attorno alle quali potrebbe esserci un pianeta, ma per essere sicuro, avevamo bisogno di più dati. Sfortunatamente, l'AAPS era terminato, quindi dovevamo fare qualcosa di innovativo.

Per ciascuna delle nostre stelle, c'erano due possibilità:o l'oscillazione è causata da un pianeta, o da qualcosa di più grande (come una nana bruna o un compagno stellare invisibile).

I recenti progressi nelle tecniche di imaging astronomico significano che ora possiamo utilizzare i più grandi telescopi del mondo per guardare le stelle vicine e vedere gli oggetti molto vicini a loro, più vicini di quanto non sia mai stato possibile prima.

Abbiamo utilizzato il telescopio Gemini-South da 8,1 m in Cile per ottenere immagini ad alta risoluzione delle nostre stelle target, per vedere se potevamo vedere dei compagni precedentemente nascosti.

Nonostante la potenza della tecnica, tutti i pianeti intorno ai nostri obiettivi rimarrebbero invisibili. Ma se le oscillazioni osservate fossero causate da oggetti più massicci, dovremmo essere in grado di vedere quegli oggetti e quindi escludere l'ipotesi planetaria.

Il caso peculiare di HD 118473

Per 20 dei nostri obiettivi, le cose sono andate come ci aspettavamo. In alcuni casi, abbiamo rilevato un compagno stellare precedentemente sconosciuto. In altri, potremmo escludere compagni massicci, dandoci fiducia nella presenza di pianeti attorno a quelle stelle.

Ma per una stella, le cose sono diventate strane. Sulla base dei dati di oscillazione, sapevamo che il massa più bassa possibile il compagno potrebbe avere è circa 0,44 volte la massa del Sole. È troppo grande per essere un pianeta.

Con così tanta massa, ci aspetteremmo che la compagna fosse una stella, più debole e più freddo del Sole, ma facilmente visibile con Gemini-Sud.

Ma quando abbiamo guardato le nostre immagini, nessuna stella compagna era visibile.

Un macabro colpo di scena

I dati sulla velocità radiale sono chiari:c'è un enorme compagno in orbita attorno a HD118473, facendo oscillare quella stella avanti e indietro con un periodo di 5,67 anni.

Ma non può essere un pianeta (è troppo massiccio), e non può essere una stella (potremmo vederla). Quindi cosa potrebbe essere?

La risposta si riduce al modo in cui le stelle vivono e muoiono.

Vaste come sono le stelle, la loro fornitura di carburante non è illimitata. Alla fine il carburante si esaurisce e la fine della vita della stella è imminente. Più massiccia è la stella, più spettacolare sarà quella fine.

Una stella come il Sole alla fine si gonfierà per diventare una gigante rossa, poi gonfierà i suoi strati esterni, creando una spettacolare nebulosa planetaria, e lasciando dietro di sé un tizzone ardente – il suo nucleo, spoglio ed esposto allo spazio.

Quel nucleo è una nana bianca - delle dimensioni della Terra, ma con la massa di una stella. Minuscolo, rispetto alla stella da cui proveniva, la nana bianca si raffredda gradualmente e svanisce nell'oscurità per miliardi di anni.

Le stelle più massicce muoiono violentemente, come supernovae che eclissano intere galassie. Ma lasciano anche cadaveri deboli e difficili da individuare. Stelle di neutroni – le dimensioni di una città, ma con una massa maggiore del Sole – e buchi neri – minuscoli e invisibili, tranne quando stanno divorando qualcosa.

Tutto questo ci riporta al nostro compagno nascosto di HD118473 – la massa di una stella, ma troppo debole per vedere. Cosa potrebbe essere?

Un'antica reliquia inaspettata

La risposta di gran lunga più probabile è che il compagno nascosto sia una nana bianca. In un lontano passato, HD118473 era una stella binaria con le due componenti che brillavano luminose mentre orbitavano attorno al loro comune centro di massa.

Per qualche miliardo di anni, niente è cambiato, fino a quando la più massiccia delle stelle ha raggiunto la fine della sua vita. Si è gonfiato fino a diventare una gigante rossa poi ha perso i suoi strati esterni, lasciando dietro di sé una nana bianca, troppo debole per noi da rilevare.

Il compagno della nana bianca continua nello spazio mentre parliamo, roteando ancora in un celestiale valzer con ciò che resta del suo compagno. un debole, reliquia nascosta per ingannare i cacciatori di esopianeti, e un promemoria di come la scienza abbia sempre un'altra sorpresa in attesa dietro l'angolo.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.