Il fatto che la presenza di pianeti sia una costante al di fuori del nostro Sistema Solare è ormai acclarato. Da quando verso la metà degli anni '90 si è cominciato a scoprire un numero sempre crescente di esopianeti, l'interesse per questa branca dell'astrofisica è cresciuto in maniera esponenziale. Ciò è sicuramente dovuto - al di là del fattore puramente scientifico - dal desiderio insito in ognuno di noi di trovare un luogo in cui possano esserci tracce di vita, dando finalmente una risposta alla domanda "siamo soli nell'Universo?" O quantomeno, a spingerci in questa ricerca è la volontà di scoprire un posto che sia adatto a ospitare la vita, e che un domani possa, perché no, divenire una "seconda casa".
È iniziata così una meravigliosa avventura, che ha condotto in tempi recenti a una serie di scoperte eccezionali, a volte persino strane e impensabili. Sono stati scoperti pianeti in condizioni che per quanto ne sappiamo considereremmo estreme, e un esempio sicuramente affascinante a tal proposito è quello che riguarda le stelle di neutroni.
Come saprete una stella di neutroni non è altro che il cadavere di una stella molto massiccia esplosa in supernova, un oggetto estremamente denso e compatto. In pratica un enorme nucleo atomico formato in gran parte di soli neutroni, caratterizzato da una rapidissima rotazione, un forte campo magnetico e un'intensa emissione elettromagnetica, prevalentemente nella banda X. Non un ambiente piacevole insomma, eppure si sono trovati diversi casi in cui è stata confermata l'esistenza di pianeti in orbita attorno a questi oggetti.
Partendo da questi presupposti, la domanda che sorge immediatamente è la seguente: sarebbe possibile trovare pianeti abitabili in orbita attorno a stelle di neutroni? Di primo acchito la risposta sembrerebbe scontata. Le condizioni sono davvero estreme e tutto lascerebbe pensare che una cosa del genere sia impossibile.
Eppure un gruppo di astrofisici dell'Osservatorio di Leiden, in Olanda, ha pubblicato di recente un lavoro su arXiv in cui si affronta proprio questo tema, e i risultati sono sorprendenti. Innanzi tutto occorre distinguere eventuali pianeti in orbita attorno alla stella di neutroni in tre possibili categorie. Nella prima vengono inseriti pianeti residui di un eventuale sistema precedente all'esplosione della supernova. Uno scenario del genere è tuttavia estremamente improbabile, dal momento che la violenza dell'evento quasi certamente disintegrerebbe qualsiasi pianeta nelle vicinanze, o quantomeno ne sconvolgerebbe l'orbita, espellendolo dal sistema.
Nella seconda categoria ci sono quei pianeti formatisi in seguito alla supernova, grazie alla ricaduta del materiale espulso dalla stella stessa e che potrebbe formare un vero e proprio disco proto-planetario. Infine, nel caso che la stella di neutroni possieda una compagna e da questa sottragga materiale a causa della sua attrazione gravitazionale, questo potrebbe portare alla formazione di pianeti, che ricadono nella terza categoria.
Ovviamente le categorie che ci interessano sono le ultime due. A questo punto si pone un duplice problema. Primo, una stella di neutroni è un oggetto che non presenta reazioni di fusione nucleare. La sua fornace è ormai spenta in seguito all'esplosione della supernova. Essa infatti non è altro che il nucleo collassato, o ciò che ne rimane, esposto in mancanza degli strati esterni. Per questo motivo non possiede una vera e propria fonte di energia interna, ma piuttosto brilla del calore residuo del nucleo arroventato (non bisogna dimenticare che prima dell'esplosione il nucleo stesso aveva temperature dell'ordine dei miliardi di gradi) e a causa del fortissimo campo magnetico combinato alla rotazione dell'astro, che genera una sorta di dinamo.
Sostanzialmente la stella di neutroni genera quello che viene definito pulsar wind (vento della pulsar), un flusso di radiazione X e particelle cariche altamente energetiche, che investirebbe costantemente il pianeta. Viene da chiedersi dunque se questo sia sufficiente a riscaldarlo abbastanza da renderlo abitabile, considerando anche le dimensioni estremamente ridotte - solo pochi chilometri di diametro - della stella.
In secondo luogo, data la potenza della radiazione X emessa, questa potrebbe costituire un problema enorme per l'atmosfera del pianeta, a causa del suo potere altamente ionizzante. Il rischio è che nel giro di poco tempo il pianeta potrebbe essere letteralmente privato di tutta la sua atmosfera, la cui funzione sarebbe tra l'altro anche di schermare le letali radiazioni provenienti dall'astro, rendendolo quindi inospitale alla vita.
Per quanto riguarda il primo punto, ovviamente la distanza del pianeta dalla stella di neutroni è fondamentale, così come la temperatura superficiale della pulsar stessa. Infatti se il pianeta si trovasse troppo vicino rischierebbe di essere disgregato dalle forze mareali generate dalla stella di neutroni. Al contrario se fosse troppo lontano, o se la temperatura della pulsar fosse al di sotto del milione di Kelvin, sarebbe troppo freddo per ospitare la vita.
Dunque a seconda delle caratteristiche fisiche della stella di neutroni è necessario che il pianeta si trovi a una distanza - che gli autori dell'articolo valutano ben al di sotto dell'unità astronomica - tale da consentire un riscaldamento adeguato per mezzo del pulsar wind. Tuttavia affinché l'atmosfera possa sopravvivere è necessario che il pianeta non sia troppo piccolo, in quanto lo strato di gas deve essere abbastanza spesso e denso per poter resistere. Un pianeta delle dimensioni della Terra, per intenderci, vedrebbe la sua atmosfera consumata nel giro di poche centinaia di anni.
Ciò che occorre è una cosiddetta Super-Terra, con una massa alcune volte quella del nostro pianeta, la cui atmosfera può arrivare a costituire, in casi estremi, qualcosa come il 30% della massa totale. In un caso del genere, l'atmosfera potrebbe resistere per un tempo compreso tra i 100 milioni e il miliardo di anni.
Infine, bisogna tener conto del fatto che un pianeta originatosi dai resti di una supernova potrebbe avere una sorgente di energia interna considerevole, a causa dell'elevata radioattività del materiale che lo compone. Ciò potrebbe contribuire in maniera considerevole al riscaldamento del pianeta.
La conclusione dunque è che, sotto condizioni molto restrittive, persino una stella di neutroni potrebbe avere una fascia abitabile con pianeti in grado di ospitare la vita. Certo, non è probabilmente il luogo dove ognuno di noi andrebbe immediatamente a guardare, ma l'Universo ci ha abituati a cose strane, e già sulla Terra abbiamo imparato da tempo che a volte la vita si nasconde nei posti più insospettabili e insperati.
Provate a immaginare cosa debba essere veder sorgere una stella di neutroni, che illumina il cielo come un pallido, minuscolo ma caldissimo puntino, levandosi lentamente sopra l'orizzonte...
Antonio D'Isanto è dottorando in astronomia presso l'Heidelberg Institute for Theoretical Studies in Germania. La sua attività di ricerca si basa sulla cosiddetta astroinformatica, ovvero l'applicazione di tecnologie e metodologie informatiche per la risoluzione di problemi complessi nel campo della ricerca astrofisica. Si occupa inoltre di reti neurali, deep learning e tecnologie di intelligenza artificiale ed ha un forte interesse per la divulgazione scientifica. Da sempre appassionato di sport, è cintura nera 2°dan di Taekwondo, oltre che di lettura, cinema e tecnologia. Siamo felici di annunciarvi che collabora con Tom's Hardware per la produzione di contenuti scientifici.
Se l'Universo vi affascina vi consigliamo di leggere il libro L'universo elegante di Brian Greene.