Kepler K2 trova i resti di un mini pianeta extrasolare roccioso distrutto da una nana bianca

Recenti osservazioni del telescopio della NASA Kepler, hanno confermato la potenza distruttrice delle nane bianche, stelle di piccole dimensioni con una grande massa. A farne le spese, un piccolo oggetto roccioso letteralmente cannibalizzato.

Quando le stelle come il nostro Sole arrivano alla fine della propria sequenza principale, ovvero del loro ciclo stabile, si trasformano in giganti rosse espandendosi e distruggendo gran parte del sistema in cui si trovano (stessa sorte che toccherà al nostro mondo anche se la vita cesserà di esistere molto prima). Esaurito ogni processo termonucleare, queste stella perdono gradualmente massa riducendosi ad un centesimo delle dimensioni originali, diventando più o meno grandi come la Terra. Il residuo denso che ne rimane si chiama nana bianca, un oggetto molto compatto con un'elevatissima densità e gravità superficiale.

Durante la prima campagna di osservazione della missione K2, dal 30 maggio 2014 al 21 agosto 2014, Kepler ha guardato in direzione della costellazione della Vergine, trovando i resti di un planetesimo devastato, stimato grande come un asteroide di considerevoli dimensioni. Probabilmente era formato da polvere, roccia ed altri materiali, ed orbitava ogni 4,5 ore, a circa 840.000 chilometri di distanza dalla nana bianca WD 1145+017, una stella a 570 anni luce dalla Terra.

Nella sua missione primaria, il telescopio della NASA Kepler osservava sempre la stessa zona di cielo, tra la costellazione del Cigno e della Lira.

Credit: NASA/Software Bisque

Dopo il fallimento della seconda delle quattro ruote di reazione che servono per mantenere stabilizzato il telescopio, il team propose un ambizioso progetto chiamato K2 ( Kepler-2). Il piano prevedeva di sfruttare la radiazione solare uniforme per mantenere l'assetto del veicolo nello spazio, trasformando la pressione dalla luce del Sole in una " ruota di reazione virtuale". Da allora, il telescopio esegue osservazioni sul piano dell'eclittica, ruotando in modo da mantenere sempre lo stesso orientamento dei pannelli solari rispetto il Sole.
L'immagine qui sotto mostra le campagne di osservazione programmate dall'8 marzo 2014 al 6 luglio 2016.

Kepler è principalmente un cercatore di pianeti: li identifica con il metodo del transito, ossia osserva la diminuzione di segnale nella luminosità della stella quando l'ipotetico oggetto ci passa davanti. Un tuffo periodico nella curva di luce può indicare la presenza di un pianeta extrasolare ma non solo, basta pensare al recente caso degli insoliti dati della stella KIC 8462852 che sta facendo molto discutere.

Un gruppo di ricerca guidato da Andrew Vanderburg, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Massachusetts, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Nature, ha notato che la luce di luce di WD 1145+017 veniva bloccata fino al 40 per cento del segnale, ogni 4,5 ore. Il grafico mostrava una pendenza asimmetrica allungata, come potrebbe accadere in presenza di una coda di cometa. Il team così ha deciso di sondare l'eventuale presenza di detriti attorno alla stella. Determinante è stata l'ultima notte di osservazione durante la quale la curva di luce ha presentato un'inconfondibile cambiamento di forma e profondità.

La squadra ha anche identificato metalli pesanti nell'atmosfera di WD 1145+017 a conferma della teoria che questo tipo di inquinamento sulle nane bianche dipende dalla disintegrazione di oggetti rocciosi nelle vicinanza. Questi elementi, infatti, calcio, silicio, magnesio e ferro, non sarebbero propri della stella che con la sua forte gravità li risucchierebbe rapidamente verso l'interno.

"Negli ultimi dieci anni abbiamo sospettato che le nane bianche si nutrono di oggetti rocciosi ed ora abbiamo la cosiddetta pistola fumante che stavamo cercando", ha detto Fergal Mullally, del team K2 presso il SETI e l'Ames Research Center della NASA a Moffett Field, California.

"Abbiamo assistito per la prima volta ad un piccolo pianeta che, fatto a pezzi dalla gravità e vaporizzato, ha fatto piovere materiale roccioso sulla stella", ha concluso l'autore.

A disintegrating minor planet transiting a white dwarf [abstract]

Most stars become white dwarfs after they have exhausted their nuclear fuel (the Sun will be one such). Between one-quarter and one-half of white dwarfs have elements heavier than helium in their atmospheres, even though these elements ought to sink rapidly into the stellar interiors (unless they are occasionally replenished). The abundance ratios of heavy elements in the atmospheres of white dwarfs are similar to the ratios in rocky bodies in the Solar System. This fact, together with the existence of warm, dusty debris disks surrounding about four per cent of white dwarfs, suggests that rocky debris from the planetary systems of white-dwarf progenitors occasionally pollutes the atmospheres of the stars. The total accreted mass of this debris is sometimes comparable to the mass of large asteroids in the Solar System. However, rocky, disintegrating bodies around a white dwarf have not yet been observed. Here we report observations of a white dwarf-WD 1145+017-being transited by at least one, and probably several, disintegrating planetesimals, with periods ranging from 4.5 hours to 4.9 hours. The strongest transit signals occur every 4.5 hours and exhibit varying depths (blocking up to 40 per cent of the star's brightness) and asymmetric profiles, indicative of a small object with a cometary tail of dusty effluent material. The star has a dusty debris disk, and the star's spectrum shows prominent lines from heavy elements such as magnesium, aluminium, silicon, calcium, iron, and nickel. This system provides further evidence that the pollution of white dwarfs by heavy elements might originate from disrupted rocky bodies such as asteroids and minor planets.