Un team di astronomi ha scoperto una nana bianca lontana con un pianeta simile alla Terra in un’orbita appena oltre il punto in cui si trova Marte nel nostro sistema solare. Il nostro pianeta potrebbe finire in un’orbita del genere che circonda una nana bianca tra circa 8 miliardi di anni, se, come questo esopianeta, riesce a sopravvivere alla fase di gigante rossa del sole nel suo percorso per diventare una nana bianca.
Qual è il destino della Terra?
Gli astronomi hanno scoperto un pianeta simile alla Terra in orbita attorno a una nana bianca a 4.000 anni luce di distanza, offrendo uno sguardo al lontano futuro del nostro pianeta. La scoperta suggerisce che la Terra potrebbe sfuggire all’assorbimento del sole espandendosi in una gigante rossa, spostandosi verso un’orbita più ampia e finendo potenzialmente attorno a una nana bianca.
La scoperta di un pianeta simile alla Terra a 4.000 anni luce di distanza nella Via Lattea offre uno scorcio di quale potrebbe essere il destino del nostro pianeta tra miliardi di anni. A quel punto, il sole si sarà trasformato in una nana bianca e la Terra potrebbe essere un mondo ghiacciato e sterile in orbita ben oltre il suo attuale percorso.
Questo lontano sistema planetario, scoperto dagli astronomi dell’Università della California, Berkeley , utilizzando il telescopio Keck da 10 metri alle Hawaii, ha una sorprendente somiglianza con ciò che gli scienziati prevedono per il futuro sistema Sole-Terra. È costituito da una nana bianca, circa la metà della massa del nostro sole, e da un pianeta delle dimensioni della Terra che orbita a una distanza doppia rispetto alla Terra-Sole.
Questo scenario potrebbe davvero essere il destino della Terra. Con l’invecchiamento, il sole si espanderà in una gigante rossa, gonfiandosi oltre l’attuale orbita terrestre e inghiottendo Mercurio e Venere . Con la perdita di massa, la sua presa gravitazionale si indebolirà, facendo sì che i pianeti rimanenti, inclusa la Terra, si spostino verso orbite più distanti.
Alla fine, la gigante rossa perderà i suoi strati esterni, lasciando solo un denso nucleo di nana bianca, delle dimensioni di un pianeta con la massa di una stella. Se la Terra sopravvive a questo processo, potrebbe ritrovarsi a orbitare questo residuo stellare a circa il doppio della sua attuale distanza dal Sole.
La scoperta, che è stata pubblicata sulla rivista Nature Astronomy, racconta agli scienziati l’evoluzione delle stelle di sequenza principale, come il Sole, attraverso la fase di gigante rossa fino a nana bianca, e come ciò influenzi i pianeti che le circondano. Alcuni studi suggeriscono che per il sole questo processo potrebbe iniziare tra circa 1 miliardo di anni, vaporizzando alla fine gli oceani della Terra e raddoppiando il raggio orbitale della Terra, se la stella in espansione non inghiotte prima il nostro pianeta.
Alla fine, tra circa 8 miliardi di anni, gli strati esterni del sole si saranno dispersi, lasciando dietro di sé una palla densa e luminosa, una nana bianca, con una massa pari a circa la metà di quella del sole, ma più piccola della Terra.
“Al momento non abbiamo un consenso sul fatto che la Terra possa evitare di essere inghiottita dal sole gigante rosso in 6 miliardi di anni”, ha affermato il responsabile dello studio Keming Zhang, ex studente di dottorato presso l’Università della California, Berkeley, ora borsista post-dottorato Eric and Wendy Schmidt AI in Science presso l’UC San Diego.
“In ogni caso, il pianeta Terra sarà abitabile solo per circa un altro miliardo di anni, dopodiché gli oceani della Terra saranno vaporizzati dall’effetto serra incontrollato, molto prima del rischio di essere inghiottiti dalla gigante rossa”.
Il sistema planetario fornisce un esempio di pianeta sopravvissuto, sebbene sia ben al di fuori della zona abitabile della debole nana bianca e difficilmente possa ospitare la vita. Potrebbe aver avuto condizioni abitabili a un certo punto, quando il suo ospite era ancora una stella simile al Sole.
“Non si sa se la vita possa sopravvivere sulla Terra durante quel periodo (di gigante rossa). Ma certamente la cosa più importante è che la Terra non venga inghiottita dal sole quando diventa una gigante rossa”, ha affermato Jessica Lu, professore associato e presidente di astronomia presso la UC Berkeley. “Questo sistema scoperto da Keming è un esempio di pianeta, probabilmente un pianeta simile alla Terra originariamente su un’orbita simile alla Terra, che è sopravvissuto alla fase di gigante rossa della sua stella ospite”.
Il lontano sistema planetario, situato vicino al rigonfiamento al centro della nostra galassia, ha attirato l’attenzione degli astronomi nel 2020 quando è passato davanti a una stella più distante e ha ingrandito la luce di quella stella di un fattore 1.000. La gravità del sistema ha agito come una lente per focalizzare e amplificare la luce della stella sullo sfondo.
Il team che ha scoperto questo “evento di microlensing” lo ha soprannominato KMT-2020-BLG-0414 perché è stato rilevato dal Korea Microlensing Telescope Network nell’emisfero australe. L’ingrandimento della stella sullo sfondo, anch’essa nella Via Lattea, ma a circa 25.000 anni luce dalla Terra, era ancora solo un puntino di luce.
La sua variazione di intensità nell’arco di circa due mesi ha permesso al team di stimare che il sistema comprendesse una stella con circa metà della massa del sole, un pianeta con circa la massa della Terra e un pianeta molto grande con circa 17 volte la massa di Giove , probabilmente una nana bruna. Le nane brune sono stelle fallite, con una massa appena inferiore a quella richiesta per innescare la fusione nel nucleo.
L’analisi ha anche concluso che il pianeta simile alla Terra si trovava tra 1 e 2 unità astronomiche dalla stella, ovvero circa il doppio della distanza tra la Terra e il sole. Non era chiaro che tipo di stella fosse l’ospite perché la sua luce si perdeva nel bagliore della stella di sfondo ingrandita e di alcune stelle vicine.
Per identificare il tipo di stella, Zhang e i suoi colleghi, tra cui gli astronomi Jessica Lu e Joshua Bloom dell’UC Berkeley, hanno osservato più da vicino il sistema di lenti nel 2023 utilizzando il telescopio Keck II da 10 metri alle Hawaii, dotato di ottica adattiva per eliminare la sfocatura dall’atmosfera.
Poiché hanno osservato il sistema tre anni dopo l’evento di lenti, la stella sullo sfondo che una volta era stata ingrandita 1.000 volte era diventata abbastanza debole da rendere visibile la stella di lenti se fosse stata una tipica stella di sequenza principale come il Sole, ha affermato Lu.
Zhang non ha rilevato nulla in due distinte immagini del Keck: “Le nostre conclusioni si basano sull’esclusione degli scenari alternativi, poiché una stella normale sarebbe stata facilmente visibile”, ha detto Zhang. “Poiché la lente è sia scura che di bassa massa, abbiamo concluso che può essere solo una nana bianca”.
“Questo è un caso in cui non vedere nulla è in realtà più interessante che vedere qualcosa”, ha affermato Lu, che cerca eventi di microlensing causati da buchi neri di massa stellare che fluttuano liberamente nella Via Lattea. La scoperta fa parte di un progetto di Zhang volto a studiare più da vicino gli eventi di microlensing che mostrano la presenza di un pianeta, per comprendere quali tipi di stelle circondano gli esopianeti.
“C’è anche un po’ di fortuna, perché ci si aspetterebbe che meno di una stella su 10 sottoposta a microlensing con pianeti sia una nana bianca”, ha affermato Zhang. Le nuove osservazioni hanno inoltre permesso a Zhang e ai colleghi di risolvere un’ambiguità riguardante la posizione della nana bruna.
“L’analisi originale ha mostrato che la nana bruna si trova in un’orbita molto ampia, come quella di Nettuno , o ben all’interno dell’orbita di Mercurio. I pianeti giganti su orbite molto piccole sono in realtà piuttosto comuni al di fuori del sistema solare”, ha detto Zhang, riferendosi a una classe di pianeti chiamati Giove caldi. “Ma poiché ora sappiamo che sta orbitando attorno a un residuo stellare, ciò è improbabile, poiché sarebbe stato inghiottito”.
L’ambiguità della modellazione è causata dalla cosiddetta degenerazione del microlensing, in cui due distinte configurazioni di lenti possono dare origine allo stesso effetto di lente. Questa degenerazione è correlata a quella che Zhang e Bloom hanno scoperto nel 2022 utilizzando un metodo di intelligenza artificiale per analizzare le simulazioni di microlensing. Zhang ha anche applicato la stessa tecnica di intelligenza artificiale per escludere modelli alternativi per KMT-2020-BLG-0414 che potrebbero essere stati persi.
“Il microlensing si è trasformato in un modo molto interessante di studiare altri sistemi stellari che non possono essere osservati e rilevati con i mezzi convenzionali, vale a dire il metodo del transito o il metodo della velocità radiale”, ha affermato Bloom. “C’è un intero set di mondi che ora si stanno aprendo a noi attraverso il canale del microlensing, e ciò che è entusiasmante è che siamo sul punto di trovare configurazioni esotiche come questa”.
Uno degli scopi del telescopio Nancy Grace Roman della NASA , il cui lancio è previsto per il 2027, è quello di misurare le curve di luce degli eventi di microlensing per trovare esopianeti, molti dei quali dovranno essere monitorati utilizzando altri telescopi per identificare i tipi di stelle che ospitano gli esopianeti.
“Ciò che serve è un attento follow-up con le migliori strutture del mondo, ovvero l’ottica adattiva e l’Osservatorio Keck, non solo un giorno o un mese dopo, ma molti, molti anni nel futuro, dopo che la lente si è allontanata dalla stella di sfondo, così da poter iniziare a disambiguare ciò che si sta vedendo”, ha affermato Bloom.
Zhang ha osservato che anche se la Terra venisse inghiottita durante la fase di gigante rossa del sole tra un miliardo di anni circa, l’umanità potrebbe trovare rifugio nel sistema solare esterno. Diverse lune di Giove, come Europa , Callisto e Ganimede, ed Encelado attorno a Saturno , sembrano avere oceani di acqua ghiacciata che probabilmente si scongeleranno man mano che gli strati esterni della gigante rossa si espandono.
“Quando il sole diventerà una gigante rossa, la zona abitabile si sposterà attorno all’orbita di Giove e Saturno, e molte di queste lune diventeranno pianeti oceanici”, ha detto Zhang. “Penso che, in quel caso, l’umanità potrebbe migrare là fuori”.
