Titolo: Un Gioviano analogico che orbita intorno ad una nana bianca stella
Autori: J. W. Blackman, J. P. Beaulieu, D. P. Bennett, C. Danielski, C. Alard, A. A. Cole, A. Vandorou, C. Ranc, S. K. Terry, A. Bhattacharya, I. Bond, E. Bachelet, D. Veras, N. Koshimoto, V. Batista & J. B. Marquette
Primo Autore dell’Istituzione: Scuola delle Scienze Naturali, Università della Tasmania Hobart, Australia
Stato: Pubblicato su Nature
Ti sei mai chiesto del destino della Terra? Gli esseri umani sono esistiti solo per una piccola frazione della vita della Terra da quando si è formata. Anche se non possiamo prevedere cosa succede sulla superficie della Terra, il pianeta nel suo complesso probabilmente sopravviverà a miliardi di anni nel futuro. Il destino della Terra dipende dal destino del Sole, che ci porta allo studio dell’evoluzione stellare. Durante la sua fase di sequenza principale, il Sole fonde idrogeno in elio nel suo nucleo. Quando l’idrogeno si esaurirà, il Sole diventerà un gigante rosso. Il suo nucleo si contrarrà sotto gravità e gli strati esterni si espanderanno oltre l’orbita di Mercurio. La Terra sarà molto probabilmente inghiottita dal Sole in circa 8 miliardi di anni. Alla fine, il Sole verserà i suoi strati esterni e il nucleo rimanente sarà una nana bianca, ma la Terra sarebbe ormai lontana. È un po ‘ triste pensare che il nostro pianeta non sopravviverà al Sole che invecchia, ma per quanto riguarda gli altri pianeti più lontani nel sistema solare? Che dire di Giove, o pianeti oltre che?
Poiché non possiamo avanzare velocemente l’evoluzione del Sole, possiamo cercare altri pianeti attorno ad altre stelle che sono nelle ultime fasi della loro vita. Se ci sono esopianeti che orbitano attorno a una gigante rossa o una nana bianca, questo ci darà uno sguardo al nostro futuro.
Come trovare pianeti con microlensing
I tre metodi più diffusi per rilevare gli esopianeti sono la velocità radiale, il transito e l’imaging diretto. Con i primi due metodi, gli astronomi sono alla ricerca di variazioni periodiche indotte dal pianeta nella velocità o nella luminosità della stella ospite. L’effetto è più evidente se i pianeti sono più grandi, più massicci e se orbitano più vicino alla stella ospite. Il metodo di imaging diretto funziona meglio quando il pianeta è grande e orbita molto lontano dalla stella ospite. Questi pregiudizi di rilevamento non sono l’ideale quando vogliamo trovare sistemi planetari come il nostro. Per questo motivo, gli autori del documento di oggi si rivolgono al microlensing gravitazionale.
La tecnica di microlensing rileva l’ingrandimento di una stella di fondo a causa della gravità di un oggetto lente che passa davanti ad essa (vedi questo astrobite per un sondaggio esopianeta con questa tecnica). Quando una stella (la lente) passa davanti a un’altra (la sorgente), la lente gravitazionale amplifica la luce dalla sorgente. Se la stella lente ha un pianeta in orbita attorno ad essa e il pianeta si trova vicino all’anello di Einstein della stella, la sua gravità causa un ulteriore picco nell’intensità misurata dalla sorgente.
Gli eventi di Lensing sono rari, ma il loro verificarsi dipende meno dalle proprietà del pianeta, dandoci una sonda più imparziale di popolazioni di esopianeti. Inoltre, la tecnica di lensing è sensibile ai pianeti simili alla terra intorno alle stelle fredde. Questo è stato il primo metodo in grado di rilevare pianeti di massa simile alla Terra attorno a stelle ordinarie di sequenza principale.
Figura 1: Schema illustrativo della tecnica di microlensing. Quando una stella (la lente) passa davanti a un’altra (l’oggetto), la lente gravitazionale aumenta la luce misurata dall’oggetto (parte a). Quando la lente è orbitata da un pianeta e il pianeta interseca l’anello Einstein della lente, il suo campo gravitazionale fornisce un’altra spinta all’intensità misurata. Questi potenziamenti aggiuntivi possono essere utilizzati per trovare nuovi pianeti. Figura da Chambers (2010) e didascalia da Sukrit Ranjan.
Il pianeta con un ospite mancante
Gli autori del documento odierno hanno rilevato un pianeta utilizzando il microlensing, ma non hanno rilevato la luce da un ospite stellare di sequenza principale. L’evento di microlensing in questione, MOA-2010-BLG-477Lb, è stato trovato dalle osservazioni di Microlensing in Astrophysics collaboration nel 2010. I ricercatori adattano i modelli alla curva di luce microlensing assumendo che la stella ospite sia una stella di sequenza principale e hanno scoperto che la misura migliore è da 0,15 a 0,93 masse solari. La soluzione più adatta ha anche un pianeta tra 0,5 e 2,1 masse di Giove. Date le stime del moto corretto della stella lente, il team potrebbe prevedere dove si muoverebbe rispetto alla stella sorgente dopo l’evento di microlensing. Hanno usato il telescopio Keck II per ottenere immagini di follow-up, mostrato in Fig 2. I contorni nel pannello c mostrano la posizione prevista del possibile host di sequenza principale, ma non c’è nessuna stella da trovare! Se non viene rilevata alcuna stella di sequenza principale ma la massa della stella è nota, quale potrebbe essere l’ospite?
Fig 2. Pannello a: un’immagine nel 2015 dell’evento di microlensing MOA-2010-BLG-477. Pannello b: una vista zoom-in, l’oggetto luminoso al centro è la stella sorgente di sfondo. La debole emissione a nord-est (in alto a sinistra) è una stella non correlata. Pannello c: lo stesso campo nel 2018, in cui i contorni indicano le probabili posizioni di un possibile ospite stellare di sequenza principale dall’analisi di microlensing, ma nessun ospite di questo tipo viene rilevato nell’immagine. Riprodotto dalla Figura 1 nella carta.
L’ospite può essere solo una nana bianca
L’analisi di lensing limita la luminosità prevista della stella dell’obiettivo, che dipende dalla distanza dell’obiettivo sconosciuta. Fico. 3 mostra che la gamma di possibili obiettivi di sequenza principale per l’evento sarebbe tutta più luminosa del limite di rilevamento Keck. Poiché non si osserva alcuna stella di questo tipo, la lente non può essere una stella di sequenza principale. Anche la stella lente non può essere una nana bruna perché il sistema di lenti è di almeno 0,15 masse solari. Allo stesso modo, il limite di massa superiore di 0,78 masse solari esclude le stelle di neutroni e i buchi neri come stelle ospiti. Poiché sono escluse stelle di sequenza principale, nane brune, stelle di neutroni e buchi neri, gli autori concludono che la lente deve essere una nana bianca.
Cosa significa?
Stelle di sequenza principale come il nostro Sole si evolvono violentemente in nane bianche. La nostra Terra molto probabilmente non sopravviverà alla fase di gigante rossa del Sole, ma le simulazioni prevedono che i pianeti in orbite simili a Giove possano sopravvivere. Questo sistema è il primo analogo di Giove osservato in orbita attorno a una nana bianca, la prova che i pianeti attorno alle nane bianche possono sopravvivere alle fasi giganti dell’evoluzione del loro ospite. Questo sistema rappresenta un possibile stadio finale del Sole e di Giove nel nostro Sistema Solare.
Astrobite a cura di Macy Huston
Immagine in primo piano di credito: JW Blackman
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A proposito di Zili Shen
Ciao! Sono uno studente di dottorato in Astronomia all’Università di Yale. La mia ricerca si concentra sulle galassie ultra-diffuse e le loro popolazioni di ammassi globulari. Da quando sono arrivato a Yale, ho lavorato su due galassie” senza materia oscura ” NGC1052-DF2 e DF4. Ho affrontato la pandemia e ho lavorato da casa facendo pane a lievitazione naturale e cuocendo vari biscotti e torte, leggendo libri che vanno dalla filosofia alla virologia, facendo escursioni o corse giornaliere e guardando troppi programmi TV.