La brutta fine di una mini-Terra

Read time: 6 mins

Tutto comincia nell'agosto di tre anni fa. INTEGRAL, il satellite dell'ESA che scandaglia il cielo nel dominio X e gamma, individua una nuova sorgente X in NGC 6388, un ammasso globulare in direzione della costellazione dello Scorpione (a questo link le meravigliose immagini dell'ammasso catturate dal telescopio spaziale Hubble). Poiché le regioni centrali degli ammassi globulari sono il posto ideale in cui potrebbero annidarsi buchi neri di massa intermedia, non ci si deve stupire che il primo pensiero degli astrofisici puntasse proprio in quella direzione. Non solo, infatti, NGC 6388 è tra i migliori candidati a ospitare un buco nero di tale categoria, ma dell'ospite esotico è stata proposta anche la possibile massa, stimata in circa 5700 masse solari.
Il team - quasi interamente italiano - coordinato da Melania Del Santo (INAF-IASF di Palermo) ha però voluto approfondire e, grazie alle osservazioni raccolte nei giorni successivi dal Chandra X-ray Observatory della NASA, ha scoperto che bisognava indagare in tutt'altra direzione. La posizione della sorgente, infatti, non coincideva con il centro dell'ammasso, regione destinata a ospitare l'eventuale buco nero. Basandosi sull'intensità luminosità raggiunta al suo massimo, IGR J17361-4441 (questa la sigla identificativa della sorgente) viene interpretato come il segnale riconducibile a un particolare sistema binario composto da una stella di neutroni e una stella ordinaria. L'emissione X sarebbe dunque dovuta alla caduta sulla superficie della stella di neutroni di materiale strappato alla stella compagna, una tipologia di eventi che gli astrofisici chiamano Very faint X-ray transient.
Non ancora soddisfatti, i ricercatori rianalizzano le osservazioni della sorgente effettuate dal telescopio spaziale Swift della NASA. Lavoro tutt'altro che semplice, dato che Swift aveva tenuto d'occhio la sorgente per circa 200 giorni. Con grande sorpresa, la variazione della radiazione nel corso del tempo è apparsa molto simile a quella tipica di un Tidal Disruption Event, cioè la distruzione di una stella per opera delle forze di marea di un buco nero supermassiccio. Uno scenario, però, assolutamente improponibile in questo caso. Grazie al confronto con modelli teorici, però, è stato possibile stabilire che si trattava sì di un evento distruttivo mareale, ma di dimensioni ben differenti.
Nella ricostruzione proposta, una nana bianca di massa pari a una volta e mezza quella del Sole avrebbe sbriciolato un piccolo pianeta di tipo terrestre - grande più o meno un terzo della nostra Terra - attirando verso di sé una parte dei detriti. “Le forze mareali causate dalla nana bianca - spiega Melania Del Santo - superano la forza di gravità che tiene insieme il pianeta e lo distruggono. Quando ciò accade, metà della massa viene espulsa, mentre la metà rimanente, ovvero i detriti, si avvicinano alla nana bianca con una traiettoria a spirale, rilasciando radiazione X prima di precipitare definitivamente su di essa.”
Lo studio è stato accettato per la pubblicazione dalla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Per chi volesse leggere il paper, può trovarlo su arXiv.org a questo link.

Di questo violento cataclisma planetario che si è consumato a 40 mila anni luce dalla Terra abbiamo voluto saperne di più e ci siamo rivolti a Francesco De Paolis, astrofisico, ricercatore universitario presso l'Università del Salento e coautore dello studio.

Dottor De Paolis, cosa vi ha spinto ad approfondire la natura di quella sorgente X scoperta da INTEGRAL nel 2011? C'era già qualche idea su cosa potesse essere?
Gli ammassi globulari sono sistemi stellari particolarmente interessanti in astrofisica, soprattutto perché le stelle che li compongono sono nate in un unico episodio di formazione stellare in epoche remote della storia dell’Universo. NGC 6388, l'ammasso che ospita la sorgente scoperta da INTEGRAL, lo stiamo studiando da qualche anno, da quando cioè - era il 2007 - Barbara Lanzoni (Università di Bologna) ha trovato alcune evidenze che facevano pensare alla presenza nel suo centro di un buco nero di circa 5700 masse solari. Questo spiega perché quando il satellite INTEGRAL ha scoperto la nuova sorgente vicino al centro di NGC 6388 ci siamo immediatamente attivati. Anziché un nuovo indizio sul buco nero, però, abbiamo alla fine scoperto una nana bianca che pasteggiava con i resti di un piccolo pianeta. Si tratta in assoluto della prima volta che si osserva una nana bianca che mangia un pianeta e in ogni caso è uno degli eventi meglio campionati, essendo stato osservato per oltre duecento giorni da Swift e INTEGRAL.

Una nana bianca sta dunque fagocitando i frammenti di un oggetto planetario. Ma è anche direttamente responsabile della sua frantumazione oppure si limita a raccogliere i cocci planetari che altre stelle hanno generato e poi dirottato dalle sue parti?
E' proprio la nana bianca che ha frantumato il pianeta, probabilmente un pianeta vagante che, per sua sfortuna, le si è avvicinato troppo. La frantumazione è avvenuta quando il pianeta si è avvicinato al cosiddetto “raggio mareale”, distanza alla quale le forze di marea esercitate dalla nana bianca sul pianeta diventano maggiori della forza di auto-gravità del pianeta stesso, cioè della forza che lo tiene assieme. A questa particolare distanza la nana bianca è in grado di ridurre rapidamente il pianeta in frammenti: grosso modo la metà della massa del pianeta viene espulsa mentre i detriti dell'altra metà si dirigono a spirale verso la nana bianca emettendo radiazione X prima di cadere sulla stella.

Solitamente, quando si parla di ammassi globulari si sottolinea l'elevata “densità abitativa” di quei raggruppamenti stellari. Giusto per avere un'idea, quanto vicine tra loro sono le stelle di un ammasso globulare come NGC 6388?
In effetti le stelle negli ammassi globulari sono impacchettate molto strettamente. Si pensi, per esempio, che in NGC 6388 vi sono circa un milione di stelle per parsec cubo [NdR - un parsec corrisponde a 3,26 anni luce]. La distanza media tra due stelle può dunque essere facilmente stimata in circa 1 centesimo di parsec. Per confronto, si pensi che la distanza tipica tra le stelle nei dintorni del Sole è circa cento volte più grande, il che ci permette di comprendere molto facilmente quanto siano densi gli ammassi globulari. Considerando che le nane bianche sono parecchio meno numerose delle stelle normali e che potremmo aspettarci la presenza negli ammassi globulari di alcuni pianeti vaganti per ogni stella, abbiamo calcolato che in un ammasso globulare come NGC 6388 un evento di questo tipo potrebbe accadere una volta ogni 3.000-30.000 anni. Dato che gli ammassi globulari nella nostra galassia sono circa 150, occorre dunque aspettare almeno una ventina d'anni per poterne osservare un altro simile.

Per l'ultima domanda restiamo a casa nostra. Potrà accadere qualcosa di simile nel Sistema solare, quando anche il nostro Sole si avvierà verso la fase di nana bianca? Potrà essere quella la fine - più o meno gloriosa - del nostro pianeta?
Siamo certi che, tra circa 5 miliardi di anni, il nostro Sole diverrà una nana bianca e che a quel punto il nostro pianeta sarà già stato “arrostito” nel corso della precedente fase evolutiva del nostro Sole, quella di gigante rossa. Quello che effettivamente potrebbe succedere è che la materia rilasciata dal Sole durante la fase di gigante rossa possa provocare un “trascinamento orbitale” del nostro pianeta, portandolo inesorabilmente ad avvicinarsi al raggio mareale, cioè al punto di distruzione. Nel caso dell'evento IGR J17361-4441 pensiamo invece sia più probabile che il pianeta che è andato distrutto non appartenesse al sistema planetario della nana bianca (questo perché riteniamo che la nana bianca sia piuttosto vecchia), ma si tratti piuttosto di un pianeta errante casualmente avvicinatosi un po' troppo alla stella.

altri articoli

Le notizie di scienza della settimana

Sono state rese pubbliche il 5 dicembre scorso tre nuove mappe che mostrano le aree del pianeta più esposte al rischio sismico e quelle che, nel caso di un terremoto, subirebbero i danni maggiori in termini di morti, edifici crollati, danni all'economia (in particolare le tre mappe si riferiscono a hazard, risk ed exposure). A realizzarle, dopo quasi dieci anni di lavoro, è il Global Earthquake Model, un consorzio di università e industrie fondato dall'OCSE con sede a Pavia. Per la prima mappa i ricercatori hanno incorporato oltre 30 modelli nazionali e regionali di attività sismica con l'obbiettivo di calcolare la probabilità che un certo evento sismico con determinate caratteristiche si verifichi in ciascuna zona. Per la seconda hanno svolto un'indagine sui materiali e l'architettura degli edifici, mentre per la terza hanno misurato la distribuzione e la densità delle costruzioni. Nell'immagine i danni provocati dal terremoto del 28 settembre scorso a Petobo, un villaggio a sud della capitale Palu nella provincia centrale dell'isola di Sulawesi, Indonesia. Credit: Devina Andiviaty / Wikipedia. Licenza: CC BY-SA 3.0

Salute pubblica | Emissioni | Ricerca e società