La ricerca di pianeti extrasolari ha portato alla luce, negli ultimi anni, sempre più sistemi stellari che sfidano le nostre conoscenze dell’Universo. Nella lista di questi possiamo aggiungerci anche il sistema chiamato HIP 82108. Infatti, un gruppo di astronomi ha scoperto di recente che questo sistema ospita un oggetto misterioso, rimasto celato ai nostri occhi fino ad oggi.

HIP 82108 fu osservato per la prima volta nel 2019 e successivamente nel 2022 come parte di un progetto chiamato BEAST (B-star Exoplanet Abundance Study). Questa campagna osservativa ha lo scopo studiare l’abbondanza di esopianeti che si trovano attorno a stelle di tipo B, ovvero stelle con una massa compresa tra 2 e 15 volte quella del Sole.

Per questo studio è stato utilizzato lo strumento SPHERE del Very Large Telescope (VLT), che permette di ottenere immagini dirette del sistema stellare sotto osservazione.

Il sistema stellare HIP 82102

HIP 82102 dista circa 470 anni luce dalla Terra e si trova all’interno dell’associazione dello Scorpione-Centauro, una regione di formazione stellare.

Nell’immagine sottostante, vediamo il sistema come fotografato dal VLT. La stella indicata con la lettera A è la stella principale del sistema, con una massa di circa 2.5 masse solari. Attorno a questa stella orbita una nana bruna (B) con una massa di 67 masse gioviane, che si trova ad una distanza di 50 unità astronomiche d A. Per capire meglio questa distanza basti tener presente che Nettuno, il pianeta più esterno del Sistema Solare, orbita ad una distanza di 30 unità astronomiche dal Sole.

Ad una distanza molto maggiore, circa 230 unità astronomiche, si trova una seconda stella (C), che risulta molto più piccola rispetto ad A, con una massa di appena 0.13 masse solari.

Questo è ciò che si sapeva di questo sistema da una prima analisi delle immagini del VLT.

Scoperto un nuovo compagno

All’inizio di quest’anno, un gruppo di astronomi guidati da A. Chomez, dell’Osservatorio di Parigi, ha ri-analizzato i dati VLT, sfruttando programmi molto più avanzanti rispetto a quelli utilizzati precedentemente.

Da questa seconda analisi, A. Chomez e i suoi collaboratori hanno scoperto la presenza di un compagno sub-stellare (un oggetto più piccolo di una stella) attorno alla stella C, denominato Cb. Per individuare questo compagno, i ricercatori hanno sottratto il contributo della luce prodotta dalla stella C dall’immagine ottenuta dal VLT. In questo modo, è comparso un oggetto luminoso rimasto celato fino a quel momento.

Quest’oggetto era sempre rimasto nascosto poiché è molto piccolo, con una massa di appena 14 masse gioviane. Nonostante le limitate informazioni ottenute dai dati, la sua distanza orbitale dalla stella C è stata stimata tra le 17 e le 40 unità astronomiche.

La scoperta rende HIP 82108 il primo sistema quadruplo in assoluto ad esser stato individuato attraverso la tecnica dell’imaging diretto. Tecnica che consente di ottenere un’immagine reale del sistema, osservandolo direttamente. Inoltre, essendo questo sistema stellare estremamente giovane (con un’età stimata di appena 17 milioni di anni contro i 4.5 miliardi del nostro Sole), si possono ottenere informazioni cruciali sulle prime fasi di formazione ed evoluzione dei sistemi stellari.

Capire come un sistema stellare evolve durante le diverse fasi della sua vita ci permette anche di capire meglio come il nostro Sistema Solare si è formato, e di conseguenza risalire alle nostre origini.

Nana bruna o esopianeta? La fusione nucleare

La natura dell’oggetto individuato da A. Chomez e il suo team rimane però avvolta nell’ignoto. Infatti, non è ancora chiaro se si tratti di un pianeta oppure di una nana bruna.

La principale differenza tra questi due oggetti consiste nel fatto che un pianeta non possiede le giuste caratteristiche per poter innescare alcun tipo di reazione di fusione nucleare. La reazione di fusione più semplice che possiamo incontrare in natura è quella del deuterio, un isotopo dell’idrogeno formato da un protone ed un neutrone. Durante questa reazione, un nucleo di deuterio si fonde con un nucleo di idrogeno formando un nucleo di elio-3, un isotopo dell’elio formato da un neutrone e due protoni.

Questa reazione si innesca quando si raggiunge una temperatura di almeno un milione di gradi Kelvin nel nucleo del corpo celeste, possibile solo se il corpo possiede una massa di almeno 14 masse gioviane.

Questa distinzione risulta in realtà un po’ troppo semplificata, anche se generalmente viene utilizzata. Infatti, è stato mostrato che la fusione del deuterio può avvenire anche in corpi con una massa inferiore di 14 masse gioviane. Per questo motivo, se si vuole distinguere più precisamente un pianeta da una nana bruna, sono necessari ulteriori parametri.

Nana bruna o esopianeta? Il processo di formazione

Un altro parametro fondamentale per discernerli risulta esser il loro processo di formazione. Per una nana bruna, questo processo risulta molto simile al processo di formazione di una stella, con il collasso di una nube di gas provocato da una perturbazione.

Nel caso di un sistema binario (ad esempio la nana bruna B e la stella principale A del sistema HIP 82108) la nana bruna si forma a causa del collasso di una porzione del disco di accrescimento presente attorno alla stella primaria, causato da un’instabilità gravitazionale.

Al contrario, un pianeta si forma per accrescimento. Attorno ad una stella appena formata è presente un disco di accrescimento, formato da polveri e gas. Queste particelle, a causa dei continui urti, possono fondersi assieme andando a formare corpi via via più grandi. Una volta raggiunta la dimensione di circa 1 chilometro di diametro, i corpi avranno una forza gravitazionale sufficiente per catturare la polvere e il gas nelle immediate circostanze e crescere fino alle dimensioni di pianeti.

Per comprendere la natura del quarto componente di HIP 82108, ancora sconosciuta, saranno necessari ulteriori studi di follow-up del sistema. Nel frattempo, lo studio che spiega la scoperta, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, è reperibile qui.