Sistema di tre stelle morte ha il sospetto del più piccolo esopianeta mai trovato

Gli astronomi hanno trovato prove di quello che potrebbe essere un pianeta con circa la metà della massa della Luna in orbita attorno al pulsar PSR J0337+1715 – questo lo renderebbe il pianeta meno massiccio che abbiamo mai rilevato al di fuori del nostro Sistema Solare. Il pulsar e gli oggetti che lo orbitano sono già tra i più estremi e straordinari che conosciamo, quindi qualsiasi potenziale pianeta deve aver subito un viaggio straordinario di sopravvivenza. Conosciamo migliaia di pulsar – stelle di neutroni a rotazione rapida che emettono un impulso di onde radio – ma finora, PSR J0337+1715 è unico, rendendolo un terreno di prova privilegiato per la Teoria della Relatività Generale di Einstein. La stella di neutroni stessa è abbastanza normale, ma è bloccata in orbita con due nane bianche nella versione delle stelle morte del Problema dei Tre Corpi. Tuttavia, il dottor Guillaume Voisin del CNRS sospetta da tempo che ci sia un quarto elemento in questo sistema, un minuscolo pianeta che sta influenzando gli intervalli tra gli impulsi di J0337+1715. Ora, Voisin e coautori affermano di avere più prove della sua esistenza, con una stima di massa di circa la metà di quella della Luna. Sebbene considerata il massimo successo di Einstein, la Relatività Generale è in conflitto con la Meccanica Quantistica, portando i fisici in una lunga ricerca per riconciliare la nostra comprensione del molto grande e del molto piccolo. Sono state proposte molteplici alternative alla Relatività Generale che produrrebbero risultati indistinguibili nella maggior parte dei casi, ma differirebbero in circostanze estreme. Ciò rende i sistemi stellari abbastanza intensi da servire come laboratori di prova per la Relatività Generale e i suoi concorrenti molto richiesti – e J0337+1715 e le sue due nane sono considerati uno dei migliori. Uno dei principi su cui Einstein si basava è stato stabilito secoli prima da Galileo e afferma che gli oggetti in un vuoto cadono alla stessa velocità, indipendentemente dalla loro massa. I movimenti di J0337+1715 possono essere misurati in modo eccezionalmente preciso perché influenzano il tempo con cui riceviamo i suoi impulsi radio. Il pulsar è bloccato in un’orbita di 1,6 giorni con una nana bianca, e entrambi sono orbitati da un’altra nana bianca ogni 327 giorni. Le loro interazioni ci permettono di misurare se il pulsar e la nana bianca interna rispondono alla gravità della nana più distante in modo identico, come previsto da Einstein e Galileo, o se le loro diverse masse causano differenze nelle loro accelerazioni. Aiuta il fatto che J0337+1715 sia un pulsar millisecondo, i suoi segnali arrivano 366 volte al secondo. Finora, la Relatività Generale ha prevalso, portando i fisici a concludere che qualsiasi deviazione dall’accelerazione uguale deve essere inferiore a due parti su un milione. Altri sistemi tripli contenenti pulsar sono molto più ampi e quindi non possono essere testati con la stessa precisione. Le osservazioni dettagliate richieste per tali test forniscono anche molti dati che possono essere analizzati in altri modi. Nel 2020, Voisin e colleghi hanno proposto che un apparente schema nei dati potrebbe essere causato da un oggetto molto leggero in un’orbita di circa 3.000 giorni. Tuttavia, pensavano anche che ciò che stavano vedendo potesse essere un “processo di rumore rosso intrinseco al meccanismo di emissione del pulsar”. Con altri quattro anni di dati, il team riporta che il segnale è due volte più grande dell’incertezza prevista. Pensano che questo escluda un tipo di rumore rosso. Un altro tipo, che potrebbe essere causato da cambiamenti interni all’interno della stella di neutroni, rimane possibile. Tuttavia, dovrebbe essere sostanzialmente più grande di quanto abbiamo visto in altri pulsar. Ciò rende un oggetto a bassa massa la spiegazione più probabile, sebbene gli autori affermino che solo un periodo di osservazione più lungo risolverà la questione con certezza. I primi pianeti trovati al di fuori del Sistema Solare orbitano attorno a un pulsar, grazie anche all’effetto che la loro gravità ha sul segnale del pulsar. Tuttavia, non è facile per un pianeta sopravvivere all’esplosione di supernova che forma un pulsar senza essere spinto nello spazio profondo. Solo cinque sistemi di pulsar sono noti per avere pianeti, nessuno dei quali è un pulsar millisecondo. Per un pianeta sopravvivere a un tale evento mentre naviga nella complessità intrinseca di un sistema che una volta aveva tre soli, tutti passati attraverso la fase di espansione del gigante rosso, è particolarmente notevole. In alternativa, potrebbe essersi formato di recente dai detriti creati in questi eventi estremi. Se il pianeta esiste, i ricercatori calcolano la sua massa a circa lo 0,4 percento di quella della Terra, il che significa che “potrebbe essere l’esopianeta più leggero fino ad oggi secondo l’enciclopedia dei pianeti extrasolari”. Situato nel divario di massa tra Plutone e Mercurio, potrebbe riaccendere le domande su cosa significhi essere un pianeta. La sua orbita durerebbe circa otto anni e sarebbe sia altamente allungata che con un angolo ripido rispetto al piano degli oggetti più grandi del sistema. Lo studio è pubblicato ad accesso aperto nella rivista Astronomy and Astrophysics.