In circa cinque miliardi di anni, il nostro Sole uscirà dalla fase della sequenza principale e passerà alla fase di gigante rossa. A questo punto, il Sole si espanderà e consumerà i pianeti del Sistema Solare interno, tra cui Mercurio e Venere. Che cosa ne sarà della Terra quando questo accadrà è stato oggetto di dibattito per molti decenni. Ma con l’ recente esplosione nella scoperta di esopianeti, 5.759 confermati in 4.305 sistemi fino ad ora, gli astronomi sperano di apprendere di più su come i pianeti si comportano quando le loro stelle si avvicinano alla fine del loro ciclo di vita.
Utilizzando il telescopio da 10 metri presso il Keck Observatory alle Hawaii, un team internazionale di astronomi ha scoperto un pianeta simile alla Terra che orbita attorno a una stella nana bianca a 4.000 anni luce dalla Terra. Questo pianeta orbita attorno alla sua stella, che ha una massa di circa la metà di quella del Sole, a una distanza di circa il doppio rispetto a quella attuale della Terra. Il sistema assomiglia a ciò che ci si aspetta diventi il nostro sistema, una volta che il Sole avrà esaurito le ultime riserve di combustibile e espellerà i suoi strati esterni in una supernova. Offre anche alcune rassicurazioni che la Terra sopravviverà alla trasformazione del Sole in una gigante rossa e all’esplosione in una supernova.
Il team è stato guidato da Keming Zhang, un ex studente di dottorato presso l’Università della California, Berkeley, attualmente borsista post-dottorale Eric e Wendy Schmidt in intelligenza artificiale nella scienza presso l’UC San Diego. Era accompagnato da colleghi provenienti da UC Berkeley, UC San Diego, Università Tsinghua, Centro per Astrofisica Harvard & Smithsonian (CfA), California Institute of Technology (Caltech), Università di Washington, Ohio State University, Università del Maryland e NASA Goddard Space Flight Center. L’articolo che dettaglia le loro scoperte è recentemente apparso sulla rivista Nature Astronomy.
Per riassumere, l’espansione del Sole mentre diventa una gigante rossa probabilmente porterà alla distruzione di Mercurio e Venere. Allo stesso tempo, la diminuzione della massa del Sole costringerà i pianeti sopravvissuti a migrare verso orbite più distanti, che potrebbero includere la Terra. Se la Terra sopravvive quando il Sole andrà finalmente in supernova, probabilmente finirà per orbitare attorno al residuo di nana bianca risultante a una distanza di 2 unità astronomiche (UA) – il doppio della sua distanza attuale. Come ha riferito Zhang in un comunicato stampa dell’UC Berkeley,
“Attualmente non abbiamo un consenso su se la Terra potrebbe evitare di essere inghiottita dal sole gigante rosso tra 6 miliardi di anni. In ogni caso, il pianeta Terra sarà abitabile per circa un altro miliardo di anni, momento in cui gli oceani della Terra sarebbero vaporizzati dall’effetto serra incontrollato – molto prima del rischio di essere inghiottiti dalla gigante rossa.”
Questo è ciò che gli astronomi potrebbero aver trovato quando hanno osservato questo sistema planetario a circa 4.000 anni luce di distanza. Situato vicino al rigonfiamento al centro della nostra galassia, questo sistema è stato notato per la prima volta nel 2020 quando è passato davanti a un’altra stella situata a 25.000 anni luce dalla Terra. Ciò ha causato un evento di microlensing, in cui la potente gravità della stella nana bianca ha focalizzato e amplificato la luce della stella di sfondo di un fattore pari a 1.000. L’evento è stato rilevato per la prima volta dalla Korea Microlensing Telescope Network (NMTNet) nell’emisfero australe, portando il team a designarlo KMT-2020-BLG-0414.
Il team ha stimato che il sistema includeva una stella con una massa di circa la metà di quella del Sole, un pianeta delle dimensioni della Terra e una probabile nana bruna con 17 volte la massa di Giove. L’analisi ha anche concluso che il pianeta delle dimensioni della Terra orbitava attorno alla sua stella a una distanza compresa tra 1 e 2 UA. All’epoca, era difficile identificare il tipo di stella a causa delle stelle vicine e della stella di sfondo ingrandita che oscuravano la sua luce. Nel 2023, l’evento di microlensing era passato, il che ha reso possibile per il team esaminare il sistema di lenti più da vicino utilizzando il telescopio da 10 metri Keck II alle Hawaii.
Come indicato da Zhang, il team ha scattato due immagini separate ma non ha rilevato nulla. Poiché la stella di lenti era scura e di bassa massa, hanno concluso che poteva essere solo una nana bianca. Gli scienziati non sono certi di cosa ne sarà della Terra quando raggiungerà la sua fase di gigante rossa o se sopravvivrà per orbitare attorno al residuo della stella bianca. Questo sistema planetario fornisce un esempio di un pianeta che ha sopravvissuto all’espansione del suo sole e alla sua esplosione in una supernova. Tuttavia, ci sono scarse possibilità che sia abitabile poiché orbita oltre la zona abitabile della nana bianca.
La cima del Mauna Kea è un sito ideale per telescopi, come mostrato in questa immagine. Vanta condizioni atmosferiche chiare e secche. I cambiamenti climatici globali potrebbero modificarlo. Credito: Mauna Kea Observatories
Inoltre, alcune ricerche suggeriscono che se il Sole in espansione non inghiottisse il nostro pianeta, alla fine soffierebbe via la nostra atmosfera e vaporerebbe gli oceani della Terra. Ha affermato la coautrice Jessica Lu, professore associato e presidente di astronomia presso UC Berkeley:
“Se la vita possa sopravvivere sulla Terra durante quel periodo (giant rossa) è sconosciuto. Ma certamente la cosa più importante è che la Terra non venga inghiottita dal Sole quando diventa una gigante rossa. Questo sistema trovato da Keming è un esempio di un pianeta – probabilmente un pianeta simile alla Terra, originariamente in un’orbita simile a quella della Terra – che ha sopravvissuto alla fase di gigante rossa della sua stella ospite.”
In aggiunta, Zhang e i suoi colleghi hanno risolto un’ambiguità riguardo alla posizione della nana bruna. Secondo l’analisi originale, la nana bruna aveva un’orbita molto ampia simile a quella di Nettuno o di Mercurio. In quest’ultimo caso, sarebbe stata una nana bruna calda, simile ai molti “Giove caldi” osservati ripetutamente al di là del nostro Sistema Solare. Zhang e i suoi colleghi hanno potuto escludere quest’ultima ipotesi poiché una nana bruna a orbita ravvicinata sarebbe stata consumata una volta che la stella fosse entrata nella sua fase di gigante rossa.
Questa ambiguità è stata il risultato di una “degenerazione di microlensing”, in cui due configurazioni di lenti distinte possono dare origine allo stesso effetto di microlensing. Fortunatamente, Zhang e il coautore Bloom hanno scoperto una degenerazione simile nel 2022 utilizzando un algoritmo di machine learning progettato per analizzare simulazioni di microlensing. Quando hanno applicato la stessa tecnica a KMT-2020-BLG-0414, sono stati in grado di escludere modelli alternativi del sistema planetario. Come ha spiegato Bloom :
“Il microlensing è diventato un modo molto interessante per studiare altri sistemi stellari che non possono essere osservati e rilevati con i mezzi convenzionali, ovvero il metodo del transito o il metodo della velocità radiale. C’è un intero insieme di mondi che si stanno ora aprendo a noi attraverso il canale del microlensing, e ciò che è entusiasmante è che siamo sul punto di scoprire configurazioni esotiche come questa.”
Un’illustrazione NASA del pianeta gigante WASP-193b e della sua stella. Credito: NASA/ESA/CSA)
Questo sistema offre molte opportunità per osservazioni di follow-up da parte dei telescopi di nuova generazione come il Nancy Grace Roman Space Telescope (RST), previsto per il lancio nel 2027. Uno degli obiettivi principali del RST è misurare le curve di luce da eventi di microlensing per trovare esopianeti. “Ciò che è richiesto è un attento follow-up con le migliori strutture del mondo, ovvero ottica adattativa e il Keck Observatory, non solo un giorno o un mese dopo, ma molti, molti anni nel futuro, dopo che la lente si sarà allontanata dalla stella di sfondo così da poter iniziare a disambiguare ciò che stai vedendo,” ha detto Bloom.
I risultati sembrerebbero confermare un’altra teoria sul destino del nostro Sistema Solare. Quando il Sole si espande, la zona abitabile del nostro sistema migrerà verso il Sistema Solare esterno. Se l’umanità è ancora presente in questo momento, dovrà migrare verso i satelliti ghiacciati che orbitano Giove e Saturno, che probabilmente diventeranno pianeti coperti da oceani profondi – dando un nuovo significato alle parole “Ocean Worlds.”
Ulteriori letture: Berkeley News, Nature Astronomy