La scoperta offre nuove informazioni sul processo prolisso del decadimento orbitale planetario, fornendo il primo sguardo a un sistema in questa fase avanzata dell’evoluzione. La morte per stella è un destino che si pensa attenda molti mondi e potrebbe essere l’ultimo adios della Terra tra miliardi di anni, quando il nostro Sole invecchierà.
“Abbiamo già rilevato prove di esopianeti che si muovono verso le loro stelle, ma non abbiamo mai visto un pianeta del genere attorno a una stella evoluta”, afferma Shreyas Vissapragada, Fellow presso il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian e autore principale di un nuovo studio che descrive i risultati. “La teoria prevede che le stelle evolute siano molto efficaci nel sottrarre energia dalle orbite dei loro pianeti, e ora possiamo testare queste teorie con le osservazioni”. I risultati sono stati pubblicati lunedì su The Astrophysical Journal Letters .
Lo sfortunato esopianeta è designato Kepler-1658b. Come indica il nome, gli astronomi hanno scoperto l’esopianeta con il telescopio spaziale Kepler, una pionieristica missione di caccia al pianeta lanciata nel 2009. Stranamente, il mondo è stato il primo nuovo candidato esopianeta che Keplero abbia mai osservato. Eppure ci sono voluti quasi un decennio per confermare l’esistenza del pianeta, momento in cui l’oggetto è entrato ufficialmente nel catalogo di Keplero come 1658a voce.
Kepler-1658b è un cosiddetto Giove caldo, il soprannome dato agli esopianeti pari alla massa e alle dimensioni di Giove ma in orbite estremamente ravvicinate attorno alle loro stelle ospiti. Per Kepler-1658b, quella distanza è solo un ottavo dello spazio tra il nostro Sole e il suo pianeta orbitante più stretto, Mercurio. Per Giove caldi e altri pianeti come Kepler-1658b che sono già molto vicini alle loro stelle, il decadimento orbitale sembra destinato a culminare nella distruzione.
Misurare il decadimento orbitale degli esopianeti ha sfidato i ricercatori perché il processo è molto lento e graduale. Nel caso di Kepler-1658b, secondo il nuovo studio, il suo periodo orbitale sta diminuendo al ritmo minuscolo di circa 131 millisecondi (millesimi di secondo) all’anno, con un’orbita più breve che indica che il pianeta si è avvicinato alla sua stella.
Rilevare questo declino ha richiesto diversi anni di attenta osservazione. L’orologio è iniziato con Keplero e poi è stato rilevato dall’Hale Telescope dell’Osservatorio di Palomar nel sud della California e infine dal Transiting Exoplanet Survey Telescope, o TESS, che è stato lanciato nel 2018. Tutti e tre gli strumenti hanno catturato i transiti, il termine per quando un esopianeta attraversa il viso della sua stella e provoca un leggerissimo oscuramento della luminosità della stella. Negli ultimi 13 anni, l’intervallo tra i transiti di Kepler-1658b è leggermente ma costantemente diminuito.
La causa principale del decadimento orbitale sperimentato da Kepler-1658b sono le maree, lo stesso fenomeno responsabile dell’aumento e dell’abbassamento quotidiano degli oceani terrestri. Le maree sono generate dalle interazioni gravitazionali tra due corpi orbitanti, come tra il nostro mondo e la Luna o Kepler-1658b e la sua stella. La gravità dei corpi distorce le reciproche forme e, quando i corpi rispondono a questi cambiamenti, l’energia viene rilasciata. A seconda delle distanze tra, delle dimensioni e della velocità di rotazione dei corpi coinvolti, queste interazioni di marea possono portare a corpi che si allontanano a vicenda — il caso della Terra e della Luna che si muove lentamente verso l’esterno — o verso l’interno, come con Keplero-1658b verso la sua stella.
C’è ancora molto che i ricercatori non capiscono di queste dinamiche, in particolare negli scenari di pianeti stellari. Di conseguenza, un ulteriore studio del sistema Kepler-1658 dovrebbe rivelarsi istruttivo.
La stella si è evoluta al punto del suo ciclo di vita stellare in cui ha iniziato ad espandersi, proprio come previsto dal nostro Sole, ed è entrata in quella che gli astronomi chiamano una fase subgigante. La struttura interna delle stelle evolute dovrebbe portare più facilmente alla dissipazione dell’energia di marea prelevata dalle orbite dei pianeti ospitati rispetto alle stelle non evolute come il nostro Sole. Ciò accelera il processo di decadimento orbitale, rendendo più facile lo studio su scale temporali umane.
I risultati aiutano ulteriormente a spiegare una stranezza intrinseca di Kepler-1658b, che appare più luminoso e più caldo del previsto. Le interazioni di marea che restringono l’orbita del pianeta potrebbero anche generare energia extra all’interno del pianeta stesso, afferma il team.
Vissapragada indica una situazione simile con la luna di Giove Io, il corpo più vulcanico del Sistema Solare. Il push-and-pull gravitazionale di Giove su Io scioglie le viscere del pianeta. Questa roccia fusa erutta poi sulla famosa superficie infernale della luna, simile a una pizza, di depositi solforosi gialli e lava rossa fresca.
L’impilamento di ulteriori osservazioni di Kepler-1658b dovrebbe far luce sulle interazioni dei corpi celesti. E, con TESS destinato a continuare a scrutare migliaia di stelle vicine, Vissapragada e colleghi si aspettano che il telescopio scopra numerosi altri casi di esopianeti che girano negli scarichi delle loro stelle ospiti.
“Ora che abbiamo le prove dell’ispirazione di un pianeta attorno a una stella evoluta, possiamo davvero iniziare a perfezionare i nostri modelli di fisica delle maree”, afferma Vissapragada. “Il sistema Kepler-1658 può fungere da laboratorio celeste in questo modo per gli anni a venire e, con un po’ di fortuna, presto ce ne saranno molti altri di questi laboratori”.
Vissapragada, che recentemente è entrato a far parte del Center for Astrophysics pochi mesi fa e ora è guidato da Mercedes López-Morales, attende con impazienza che la scienza degli esopianeti continui a progredire notevolmente.
“Shreyas è stata una gradita aggiunta al nostro team che lavora alla caratterizzazione dell’evoluzione degli esopianeti e delle loro atmosfere”, afferma López-Morales, astronomo del Center for Astrophysics.
“Non vedo l’ora di vedere cosa scopriremo tutti insieme”, aggiunge Vissapragada.
