Le stelle più massicce finiscono la loro vita in modi diversi. Alcune diventano supernovae, esplodendo catastroficamente e distruggendo qualsiasi pianeta nelle vicinanze. Mentre stelle come il nostro Sole, quando esauriranno l'idrogeno che alimenta il processo di fusione al loro interno, passano alla fase di gigante rossa. È un processo complicato che gli astronomi stanno ancora cercando di comprendere tuttavia, le giganti rosse rilasciano nello spazio strati di materiale che formano una sorta di nebulosa planetaria abbagliante. Alla fine, in mezzo a questo involucro di polvere e gas, rimane solo un nucleo, una nana bianca minuscola ma straordinariamente densa.

Gli scienziati ritengono che alcune nane bianche siano circondate da dischi di detriti, dai quali può formarsi una nuova generazione di pianeti. Ma alcuni dei pianeti del sistema precedente riuscirebbero a sopravvivere alla fase di transizione da gigante rossa a nana bianca?

Ora, i ricercatori dello Space Telescope Science Institute, del Goddard Space Flight Center e di altre istituzioni hanno scoperto quelli che sembrano essere due pianeti giganti che orbitano attorno a due nane bianche in due sistemi diversi. La loro ricerca è stata pubblicata sul server prestampa ArXiv.


Dalla teoria alle prove

In teoria, prendendo come esempio il nostro Sistema Solare, i pianeti esterni oltre la fascia degli asteroidi, dovrebbero sopravvivere alla transizione del Sole dalla sequenza principale a gigante rossa a nana bianca. Ma la nostra stella probabilmente inghiottirà completamente o distruggerà in parte Mercurio, Venere e la Terra. E forse anche Marte. Tuttavia, individuare pianeti attorno alle nane bianche è difficile per cui è altrettanto complicato raccogliere testimonianze a favore delle supposizioni.

Susan Mullally, scienziata del progetto JWST e autrice principale dello studio, e i suoi colleghi hanno trovato due pianeti candidati. Si trovano a circa 11,5 e 34,5 UA dalle loro stelle, che hanno rispettivamente 5,3 e 1,6 miliardi di anni. Sono tra 1 e 7 masse gioviane e potrebbero essere vecchi quanto le stelle.
“Se confermati, questi sarebbero i primi pianeti fotografati direttamente simili sia per età che per distanze ai pianeti giganti del nostro Sistema Solare e dimostrerebbero che pianeti giganti lontani come Giove sopravvivono all’evoluzione stellare”, scrivono gli autori.

Se i ricercatori hanno ragione e i pianeti si sono formati contemporaneamente alle stelle, questo rappresenta un passo importante nella nostra comprensione degli esopianeti e dei sistemi planetari. Inoltre, potrebbe anche avere implicazioni per la vita su eventuali lune "ospitali" attorno ai giganti gassosi.

 
Problemi di metallicità

Alcune nane bianche sembrano avere più metalli di altre, cioè una frazione in massa di elementi di materia più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Gli astronomi pensano che questa metallicità venga accumulata attivamente dall'ambiente circostante. Gli asteroidi e le comete, perturbate e inviate verso l'interno dei sistemi stellari dai pianeti giganti, potrebbe esserne la fonte principale..

“In questo scenario, i pianeti che sopravvivono alla fase di gigante rossa perturbano occasionalmente le orbite di asteroidi e comete, che poi cadono verso la nana bianca”, scrivono gli autori.

Tuttavia, trovare pianeti attorno alle nane bianche non è semplice. Il metodo del transito, utilizzato dai famosi cacciatori di pianeti Kepler e TESS, è inefficiente perché le nane bianche sono troppo piccole e deboli per misurare un calo significativo nella loro curva di luce. Il metodo della velocità radiale che si basa sulle oscillazioni della stella a causa dell’influenza di un pianeta non fornisce risultati soddisfacenti perché le nane bianche hanno spettri di oscillazione quasi privi di caratteristiche. Ma “Le capacità a infrarossi di JWST offrono un’opportunità unica per acquisire direttamente immagini di pianeti della massa gioviana in orbita attorno a nane bianche vicine”, scrivono i ricercatori.

Webb è abbastanza potente da fotografare direttamente grandi pianeti attorno a piccole stelle senza utilizzare un coronografo, purché i pianeti siano sufficientemente lontani dalla stella. 
Il team ha già fatto un gran lavoro sulle immagini per verificare la scoperta ma ci sarà bisogno di ulteriori studi.
“Se confermati, questi due pianeti candidati fornirebbero prove osservative concrete del fatto che i pianeti giganti esterni come Giove sopravvivono all’evoluzione di stelle di piccola massa”, scrivono gli autori. La conferma sosterrebbe anche l’idea che il 25%-50% delle nane bianche ospitano grandi pianeti. “La conferma di questi pianeti non è, tuttavia, sufficiente per convalidare pienamente che i pianeti giganti di grande massa siano il motore dell’accrescimento [della metallicità] senza ulteriori osservazioni”.