Breve storia di una scoperta senza fine: la stella beta Pictoris, il suo disco, le esocomete e gli esopianeti

La storia della stella beta Pictoris è emblematica di storie di altre stelle che osservate per anni, con diversi strumenti via via più potenti non hanno smesso di rivelare nuove caratteristiche sempre più interessanti, dal disco di detriti, alla presenza di esocomete all’esistenza di almeno due pianeti. La nuova generazione di telescopi non mancherà di rivelare ulteriori sorprese.

beta Pictoris è la seconda stella più brillante della costellazione del Pittore, una costellazione dell’emisfero celeste meridionale.

Secondo la nomenclatura di Bayer (presentata nella sua opera “Uranometria” del 1603), si utilizzano le lettere dell’alfabeto greco, seguire dal genitivo del nome latino della costellazione, per classificare le stelle di una stessa costellazione in base alla loro brillantezza: alfa la più brillante, beta la seconda più brillante, e così via.

La nostra stella è proprio beta Pictoris, seconda in brillantezza ma sicuramente la più interessante di tutta la costellazione.

Le proprietà di beta Pictoris

Il moving group

beta Pictoris dà il proprio nome ad un intero gruppo di stelle coeve, sparse un po’ su tutto il cielo, il cosiddetto "beta Pictoris moving group". Con età di circa 25 milioni di anni questo gruppo stellare è formato di stelle che insieme condividono ancora caratteristiche simili nei loro movimenti all’interno della nostra Galassia. Essendo stelle molto vicine al Sole, queste stelle si prestano benissimo ad essere studiate in gran dettaglio.

Il disco di detriti

In particolare, beta Pictoris ha attirato la sua attenzione per la presenza di un suo disco di polveri e detriti, ciò che rimane del disco protostellare che nel corso di milioni di anni ha perso tutto il gas, espulso via dal sistema dalla pressione della radiazione elettromagnetica della stella e dal vento stellare da questa emesso.

Questo disco residuo, chiamato in inglese debris disc è paragonabile a quella che nel nostro sistema solare è la fascia di Kuiper, una fascia di asteroidi che ruota attorno al Sole ma a distanze superiori a quelle dell’orbita di Plutone.

Le esocomete

Ciò che ha mantenuto alta l’attenzione su questa stella, dopo la scoperta del suo disco di asteroidi, è stata la scoperta di un elevato tasso di bombardamento della stella da parte di eso-comete. Più precisamente, ciò che inizialmente si era osservato erano tracce di gas in caduta sulla stella.

Tuttavia, come detto il disco è ormai privo di gas. Si era allora ipotizzato che si trattasse dell’evaporazione di comete in caduta libera sulla stella. L’esistenza di eso-comete, cioè comete in sistemi diversi dal nostro sistema solare, fu confermata nel 2022, peraltro le prime osservate attorno ad una stella che non fosse il Sole.

Gli esopianeti

Ma la scoperta più rilevante risale al 2008, quando venne scoperto il primo esopianeta intorno a questa stella, chiamato secondo la convenzione di nomenclatura dei pianeti beta Pictoris b.

Già nella metà del 1990, grazie alle osservazioni del telescopio spaziale Hubble, e di strumenti da Terra ad altissima risoluzione spaziale, si era scoperto che il disco di beta Pictoris presentava una peculiarità. Invece di essere uniforme era deformato “come un disco di vinile lasciato per troppo tempo al Sole”. Si sospettò che questa deformazione potesse essere di origine dinamica e dovuta alla presenza di un pianeta che in qualche modo avesse deformato lo stesso disco da cui si era formato.

La scoperta con la tecnica dell'imaging

Il pianeta è stato scoperto nel 2008 con la tecnica dell’imaging, circa 10 anni dopo che la sua esistenza era stata ipotizzata.

La tecnica dell'imaging consiste nell'osservazione diretta dell'esopianeta grazie al coronografo, cioè uno strumento che permette di rimuovere dall’immagine la luce abbagliante proveniente dalla stella in modo da rendere visibile la luce fioca proveniente dall’ambiente intorno alla stella.

Una volta rimossa la luce della stella centrale, con grande sorpresa emerse la luce del pianeta. Tuttavia, una sola osservazione non bastava a confermare che si trattasse di un pianeta; serviva poter osservare che questo orbitasse effettivamente attorno alla stella. E così successive immagini sono state raccolte nel corso degli anni le quali hanno mostrato senza ombra di dubbio che beta Pictoris b sta orbitando attorno alla sua stella.

Nel video di sopra vengono mostrate in time lapse la sequenza di immagini del pianeta beta Pictoris b ottenute nel corso di 17 anni. Nella sequenza di immagini si osserva il moto orbitale del pianeta che oscilla attorno alla stella madre. La luce della stella nella parte centrale dell'immagine è stata rimossa dal coronografo, come anche quella del pianeta quando è angolarmente più vicino alla stella. Poiché il piano orbitale su cui si muove il pianeta giace lungo la linea di visuale, l'orbita apparente descritta dal pianeta non è ellittica ma quasi lineare.

Coronografo — Esempio di immagine coronografica del Sole, in cui il disco solare viene artificialmente occultato in modo da vedere le strutture circostanti molto meno luminose, nello specifico le emissioni di massa coronale. Credit: NASA

L’elevato livello di attenzione su questa stella, ora anche grazie alla scoperta del suo esopianeta, ha fatto si che le osservazioni continuassero nel tempo. E proprio queste successivamente, nel 2019, hanno permesso di scoprire un secondo pianeta "beta Pictoris c ". La scoperta è stata annunciata sulla rivista Nature dal team di ricerca guidato da Anne Marie Lagrange, sicuramente la maggiore conoscitrice di questo sistema.

La disponibilità del telescopio James Webb e quella futura del telescopio Nancy Grace Roman Space Telescope, il cui lancio è previsto nel 2027, permetteranno la caratterizzazione dell'atmosfera di questi due esopianeti.

In parole povere, una storia che non finisce e che via via si arricchisce di particolari sempre più interessanti.