Il momento in cui i detriti dei pianeti distrutti impattano sulla superficie di una stella nana bianca è stato osservato per la prima volta dagli astronomi dell'Università di Warwick, che hanno usato i raggi X per rilevare il materiale roccioso e gassoso lasciato da un sistema planetario, dopo che la sua stella ospite muore, mentre si scontra e viene inglobato all'interno della superficie della stella.
Pubblicati il 9 febbraio 2022 sulla rivista Nature, i risultati sono la prima misurazione diretta dell'accrescimento di materiale roccioso su una nana bianca e confermano decenni di prove indirette di accrescimento in oltre mille stelle trovate finora. L'evento osservato si è verificato miliardi di anni dopo la formazione del sistema planetario.
Il destino della maggior parte delle stelle, comprese quelle come il nostro Sole, è quello di diventare una nana bianca. Oltre 300.000 stelle nane bianche sono state scoperte nella nostra galassia e si ritiene che molte stiano accumulando i detriti provenienti da pianeti e altri oggetti che un tempo orbitavano attorno a loro.
Per diversi decenni, gli astronomi hanno usato la spettroscopia a lunghezze d'onda ottiche e ultraviolette per misurare l'abbondanza di elementi sulla superficie della stella e capire da ciò la composizione dell'oggetto da cui proviene. Gli astronomi hanno prove indirette, da osservazioni spettroscopiche, che questi oggetti si stanno attivamente accumulando. Fino ad ora, però, gli astronomi non avevano visto il materiale mentre veniva trascinato nella stella.
Tim Cunningham del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick ha dichiarato: "Abbiamo finalmente visto materiale entrare effettivamente nell'atmosfera della stella. È la prima volta che siamo stati in grado di ricavare un tasso di accrescimento che non dipende da modelli dettagliati dell'atmosfera nana bianca. Ciò che è abbastanza notevole è che concorda estremamente bene con ciò che è stato ipotizzato prima".
"In precedenza, le misurazioni dei tassi di accrescimento hanno utilizzato la spettroscopia e sono state dipendenti da modelli di nane bianche. Questi sono modelli numerici che calcolano quanto velocemente un elemento affonda dall'atmosfera nella stella. Puoi quindi lavorare a ritroso e capire quanta parte di un elemento era nel corpo genitore, che si tratti di un pianeta, di una luna o di un asteroide".
Una nana bianca è una stella che ha bruciato tutto il suo combustibile e perso i suoi strati esterni, potenzialmente distruggendo o sconvolgendo qualsiasi corpo orbitale nel processo. Quando il materiale di quei corpi viene attirato nella stella ad una velocità abbastanza alta, sbatte contro la superficie della stella, formando un plasma riscaldato dagli urti. Questo plasma, con una temperatura compresa tra 100.000 e un milione di gradi kelvin, si deposita poi sulla superficie e mentre si raffredda emette raggi X che possono essere rilevati.
I raggi X sono simili alla luce che i nostri occhi possono vedere, ma hanno molta più energia. Sono creati da elettroni in movimento molto veloce (i gusci esterni degli atomi, che costituiscono tutta la materia che ci circonda).
Rilevare questi raggi X è molto difficile in quanto la piccola quantità che raggiunge la Terra può essere persa tra le altre sorgenti di raggi X luminose nel cielo. Così gli astronomi hanno approfittato del Chandra X-ray Observatory, normalmente utilizzato per rilevare i raggi X provenienti da buchi neri e stelle di neutroni che si stanno accrescendo, per analizzare la vicina nana bianca G29-38.
Con la migliore risoluzione angolare di Chandra rispetto ad altri telescopi, hanno potuto isolare la stella bersaglio da altre sorgenti di raggi X e hanno visto, per la prima volta, i raggi X di una nana bianca isolata. Conferma decenni di osservazioni basate su prove provenienti dalla spettroscopia. Cunningham ha aggiunto che: "La cosa davvero eccitante di questo risultato è che stiamo lavorando a una lunghezza d'onda diversa, i raggi X, e questo ci permette di sondare un tipo di fisica completamente diverso".
"Sondare l'accrescimento in questo modo fornisce una nuova tecnica con cui possiamo studiare questi sistemi, offrendo uno sguardo sul probabile destino delle migliaia di sistemi esoplanetari conosciuti, incluso il nostro sistema solare".