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I detriti planetari più antichi della nostra galassia trovati in un nuovo studio

Rappresentazione artistica delle vecchie nane bianche WDJ2147-4035 e WDJ1922+0233 circondate da detriti planetari in orbita, che si accumuleranno sulle stelle e inquineranno le loro atmosfere. WDJ2147-4035 è estremamente rosso e tenue, mentre WDJ1922+0233 è insolitamente blu. Credito: Università di Warwick/Dott. Mark Garlick. Credito: Università di Warwick/Dott. Mark Garlick

Gli astronomi guidati dall’Università di Warwick hanno identificato la stella più antica della nostra galassia che sta accumulando detriti dai planetesimi in orbita, rendendola uno dei più antichi sistemi planetari rocciosi e ghiacciati scoperti nella Via Lattea.

Le loro scoperte sono pubblicate oggi (5 novembre) negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society e concludono che una debole nana bianca situata a 90 dalla Terra, così come i resti del suo sistema planetario orbitante, hanno più di 10 miliardi di anni .

Il destino della maggior parte delle stelle, comprese quelle come il nostro sole, è quello di diventare una nana bianca. Una nana bianca è una stella che ha consumato tutto il suo combustibile e ha perso i suoi strati esterni e ora sta subendo un processo di restringimento e raffreddamento. Durante questo processo, tutti i pianeti in orbita verranno distrutti e in alcuni casi distrutti, con i loro detriti lasciati ad accumularsi sulla superficie della nana bianca.

Per questo studio il team di , guidato dall’Università di Warwick, ha modellato due insolite nane bianche che sono state rilevate dall’osservatorio spaziale GAIA dell’Agenzia spaziale europea. Entrambe le stelle sono inquinate da detriti planetari, di cui una è risultata insolitamente blu, mentre l’altra è la più debole e la più rossa trovata fino ad oggi nel vicinato galattico locale: il team ha sottoposto entrambe a ulteriori analisi.

Utilizzando i dati spettroscopici e fotometrici del GAIA, del Dark Energy Survey e dello strumento X-Shooter dell’European Southern Observatory per calcolare da quanto tempo si è raffreddato, gli astronomi hanno scoperto che la stella “rossa” WDJ2147-4035 è di circa 10,7 miliardi anni, di cui 10,2 miliardi di anni trascorsi a raffreddarsi come una nana bianca.

La spettroscopia prevede l’analisi della luce della stella a diverse lunghezze d’onda, che può rilevare quando gli elementi nell’atmosfera della stella stanno assorbendo luce a colori diversi e aiuta a determinare quali elementi sono e quanto è presente. Analizzando lo spettro da WDJ2147-4035, il team ha scoperto la presenza dei metalli sodio, litio, potassio e ha rilevato provvisoriamente il carbonio che si accumula sulla stella, rendendo questa la più antica nana bianca inquinata da metalli scoperta finora.

La seconda stella “blu” WDJ1922+0233 è solo leggermente più giovane di WDJ2147-4035 ed è stata inquinata da detriti planetari di una composizione simile alla crosta continentale terrestre. Il team scientifico ha concluso che il colore blu di WDJ1922+0233, nonostante la sua temperatura superficiale fredda, è causato dalla sua insolita atmosfera mista di elio-idrogeno.

 

I detriti trovati nell’atmosfera altrimenti quasi puro e ad alta gravità della stella rossa WDJ2147-4035 provengono da un vecchio sistema planetario sopravvissuto all’evoluzione della stella in una nana bianca, portando gli astronomi a concludere che questo è il più antico sistema planetario attorno a una nana bianca scoperta nella Via Lattea.

L’autore principale Abbigail Elms, un dottorato di ricerca. studente del Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick, ha detto, “queste stelle inquinate da metalli mostrano che la Terra non è unica, ci sono altri sistemi planetari là fuori con corpi planetari simili alla Terra. Il 97% di tutte le stelle diventerà un bianco nane e sono così onnipresenti nell’universo che sono molto importanti da capire, specialmente quelle estremamente fantastiche.Formate dalle stelle più antiche della nostra galassia, le nane bianche fredde forniscono informazioni sulla formazione e l’evoluzione dei sistemi planetari attorno alle stelle più antiche nella Via Lattea”.

“Stiamo trovando i resti stellari più antichi nella Via Lattea che sono inquinati da pianeti un tempo simili alla Terra. È incredibile pensare che ciò sia accaduto su una scala di 10 miliardi di anni e che quei pianeti siano morti molto prima ancora che la Terra si formasse .”

Gli astronomi possono anche utilizzare gli spettri della stella per determinare la velocità con cui quei metalli stanno affondando nel nucleo della stella, il che consente loro di guardare indietro nel tempo e determinare quanto fosse abbondante ciascuno di quei metalli nel corpo planetario originale. Confrontando queste abbondanze con i corpi astronomici e il materiale planetario trovati nel nostro sistema solare, possiamo indovinare come sarebbero stati quei pianeti prima che la stella morisse e diventasse una nana bianca, ma nel caso di WDJ2147-4035, ciò ha dimostrato stimolante.

Abbigail spiega: “La stella rossa WDJ2147-4035 è un mistero poiché i detriti planetari accumulati sono molto ricchi di litio e potassio e diversi da qualsiasi cosa conosciuta nel nostro sistema solare. Questa è una nana bianca molto interessante poiché la sua temperatura superficiale ultra-fredda, il metalli che lo inquinano, la sua vecchiaia e il fatto che sia magnetico lo rendono estremamente raro”.

Il professor Pier-Emmanuel Tremblay del Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick ha affermato: “Quando queste vecchie stelle si sono formate più di 10 miliardi di anni fa, l’universo era meno ricco di metalli di quanto non lo sia ora, poiché i metalli si formano nelle stelle evolute e gigantesche esplosioni stellari. Le due nane bianche osservate forniscono un’emozionante finestra sulla formazione planetaria in un ambiente povero di metalli e ricco di gas che era diverso dalle condizioni in cui si è formato il sistema solare”.

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