Una stella ha inghiottito il suo pianeta: cosa si è visto realmente?

La recente scoperta di una stella nel momento in cui inghiotte un suo pianeta è un grande evento nel panorama della ricerca astronomica, tanto da essere stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature. In passato, anomalie osservate in alcune stelle erano già state interpretate come dovute al possibile inghiottimento di un esopianeta. Tuttavia, evidenze come quelle pubblicate questa settimana sulla rivista Nature non se ne erano avute.

Questa notizia è stata ripresa da numerose testate giornalistiche e corredata da immagini artistiche come quella qui riportata. Tuttavia, in alcune testate hanno dimenticato di specificare che si trattava di immagini artistiche, inducendo nel lettore l’equivoco che ciò che veniva rappresentato nelle immagini fosse veramente stato osservato.

Nulla di più sbagliato! Infatti, nessuna immagine dell’evento è stata osservata, ma tutto è stato dedotto da misure di flusso. Inoltre, hanno un po' ricamato sull'evento per renderlo più interessante, ma allontanandosi da quanto riportato dagli autori della ricerca.

Proviamo ad essere più precisi anche se, ahimè, un po’ meno artistici.

Il “transiente” che ha svelato l’inghiottimento

In natura esiste una tipologia di fenomeni caratterizzati da breve durata (da pochi secondi a mesi o anni, comunque molto breve nella scala dei tempi astronomici), che per questo motivo vengono per chiamati “transienti”, e caratterizzati da notevole produzione di energia con associata emissione di jet di gas e polveri, per questo chiamati “outburst” o letteralmente “sfoghi”.

I processi fisici che danno luogo ai transienti sono diversi, ad esempio le esplosioni di novae e supernovae, alcuni processi nella formazione delle stelle, la fusione di stelle di neutroni, le riconnessioni del campo magnetico nelle stelle. La lista è lunga e lo studio di questi fenomeni è importante perché permette di comprendere meglio la natura dei processi fisici sopra elencati.

Non una scoperta casuale

All’occhio dell’astronomo (o meglio del suo telescopio) i transienti si manifestano come aumenti, più o meno rapidi, di luminosità (appunto per l’elevata produzione di energia).

A motivo della loro importanza, sono in corso diversi progetti che consistono nel monitoraggio dell’intera volta celeste alla ricerca appunto di questi repentini aumenti di luminosità. Nella pratica, notte dopo notte si misura la luminosità delle stelle e si verifica se ce ne sia qualcuna la cui luminosità da notte a notte stia aumentando rapidamente.

Chi ha scoperto il transiente ZTF SLRN-2020

Uno dei progetti di ricerca di transienti è condotto in California, sul monte Palomar con lo Zwicky Transient Facility (ZTF). Si tratta di una camera CCD a grande campo montata sul telescopio P48 (da 1.2 metri di diametro) che a partire dal 2018 sta misurando la luminosità di tutte le stelle dell’emisfero settentrionale (con magnitudine visibile più brillante della ventesima).

Un team di ricercatori guidato da Kishalay De (attualmente borsista post dottorato al MIT, Massachusetts Institute of Technology) nel mese di maggio del 2020 (quindi una storia iniziata quasi tre anni fa!) analizzando i dati dello ZTF ha osservato un transiente (chiamato ZTF SLRN-2020), quindi un oggetto (di cui inizialmente non era nota la vera natura) il cui flusso luminoso in appena 10 giorni era aumentato di ben 100 volte.

Una volta scoperto il transiente, appunto nel maggio del 2020, è stata subito organizzata una campagna osservativa con altri strumenti sia da Terra che dallo spazio per capire la vera natura del transiente e quale processo fisico lo avesse prodotto.

In particolare, sono state fatte osservazioni ai raggi X con il telescopio spaziale SWIFT, osservazioni radio con i radiotelescopi SubMmillimiter Array (SMA) e il Very Large Array (VLA); sono stati ottenuti spettri nell’ottico e nell’infrarosso con il telescopio Keck-I e Keck-II, con il Palomar (da 3.5m di diametro), con il Magellan Baade con il satellite NEOWISE. Inoltre, è stata fatta una ricerca di archivio per vedere che caratteristiche avesse ZTF SLRN-2020 prima del transiente.

Cosa si è realmente osservato

Circa due anni dopo il transiente (quindi nel 2022), ZTF SLRN-2020 è stato osservato con il telescopio Gemini-sud (un telescopio con 8.1m di diametro). Grazie alla sua elevatissima risoluzione spaziale, si è riusciti a capire che l'oggetto che aveva prodotto il transiente è una stella con massa simile al Sole, e di età simile o leggermente più vecchia (quindi agli stati iniziali della fase evolutiva chiamata di sub-gigante).

ZTF SLRN-2020 è una stella il cui raggio, a motivo della sua maggiore età rispetto al Sole, è circa poche volte più grande rispetto a quello del Sole.

La descrizione fatta da alcuni quotidiani, di una stella morente che espandendosi ha inglobato il pianeta, così come il Sole avrebbe fatto con Mercurio, poi Venere e poi Terra è molto artistica ma poco corretta. Si pensi che per raggiungere Mercurio, il Sole dovrebbe aumentare il suo raggio non di poche come avvenuto per ZTF SLRN-2020 ma di ben 100 volte! Come anche, descrivere una stella come morente, quando ancora è all'inizio della sua fase di sub-gigante è una forzatura "artistica".

Questa stella è così lontana che, anche se osservata con i più potenti telescopi come il Gemini-sud, essa appare solo come un puntino luminoso. Pertanto, impensabile dire di avere osservato direttamente il pianeta mentre veniva ingoiato dalla sua stella.

Come si è capito che si trattava di inghiottimento planetario

Una volta ottenuta la curva di luce, grazie a ZFT e ai dati della campagna osservativa, si è proceduto alla sua interpretazione, confrontandola con quelle di altri transienti noti.

In particolare, i ricercatori hanno notato che la forma della curva di luce di ZTF SLRN-2020 era molto simile a quella osservata nelle novae rosse, in particolare nella stella V1309 Sco. Si tratta di una stella che nel 2008 ha ingoiato un'altra stella più piccola con cui era in contatto. Questo inghioittimento ha prodotto un transiente molto simile a quello osservato per ZTF SLRN-2020, ma molto più intenso.

Pertanto, facendo gli opportuni calcoli, si è capito che l'oggetto ingoiato doveva essere molto meno massiccio di una stella, un pianeta appunto con massa tra 1 e 10 masse di Giove, il quale una volta precipitato sulla stella, ne ha prodotto un aumento temporaneo di temperatura (da 5000 a 9000 gradi) ed un outburst, cioè un'emissione di gas e polveri a temperature di circa 1000 gradi, per poi tornare dopo circa un anno alle condizioni iniziali.

Uno scenario più probabile rispetto a quello riportato da molti media, e cioè di una stella morente che nelle fasi finali della sua vita si è espansa inghiottendo un suo pianeta, è piuttosto di un pianeta tipo "hot jupiter" (gioviano caldo), cioè una tipologia di esopianeti che sono stati osservati ruotare molto vicino alla stella, il quale perdendo via via velocità di rotazione attorno alla stella (più esattamente momento angolare) per l'interazione gravitazionale con la sua stella, vi è precipitato dentro.

Lezione per il futuro

L'osservazione di questo evento è di estrema utilità. Infatti, esso suggerisce quale strategia adottare - cosa guardare (quali bande dello spettro) e con quale tempistica - per scoprire altri eventi simili.