Il mistero del pianeta “di diamante” in orbita attorno a una stella di neutroni

AGI - Il James Webb Space Telescope della Nasa ha rivelato i segreti dell'atmosfera di un esopianeta noto dal 2017, PSR J2322-2650b, la cui composizione sfida ogni teoria nota sulla formazione dei pianeti. Osservato per la prima volta in dettaglio, questo corpo celeste, situato a circa 2.000 anni luce da noi, ha massa paragonabile a Giove ma orbita a soli 1,6 milioni di km da un pulsar – una stella di neutroni delle dimensioni di una città ma con massa solare – completando un giro in appena 7,8 ore.

La gravità estrema del pulsar deforma il pianeta in una forma “a limone”, mentre l’atmosfera, dominata da elio e carbonio molecolare (C2 e C3), è pervasa da nubi di fuliggine. “Invece delle molecole tipiche come acqua, metano o CO2, vediamo carbonio puro: è un tipo di atmosfera mai osservato prima”, spiega Michael Zhang dell’Università di Chicago, principale investigatore dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Un sistema unico e temperature estreme

“Questo sistema è unico perché possiamo vedere il pianeta illuminato dalla sua stella ospite, ma non vediamo la stella stessa”, aggiunge Maya Beleznay, dottoranda a Stanford che ha realizzato un modello della forma e dell’orbita del pianeta. Temperature estreme – da 650°C sul lato notte a 2.000°C sul giorno – favoriscono la condensazione del carbonio in cristalli che potrebbero galleggiare verso l’alto, formando diamanti in profondità sotto pressioni colossali.

Uno shock per gli scienziati

“È stato uno shock assoluto”, dice Peter Gao del Carnegie Earth and Planets Laboratory. “Ricordo quando abbiamo scaricato i dati: la reazione collettiva è stata ‘Che diavolo è questo?’. È estremamente diverso da quanto ci aspettavamo”. Nessun altro dei circa 6.000 esopianeti noti mostra carbonio molecolare dominante, privo di ossigeno o azoto.

Un sistema "vedova nera" che sfida le teorie

Questo sistema “vedova nera” – nome ispirato ai ragni che divorano il partner dopo l’accoppiamento – è caratterizzato da un pulsar che erode lentamente il suo compagno, ovvero un oggetto celeste più grande inizialmente in orbita attorno ad esso, dal quale assorbe massa attraverso potenti emissioni di radiazioni e vento stellare. Questa dinamica esclude i meccanismi noti di formazione per PSR J2322-2650b: né si tratta di un pianeta standard formatosi da un disco protoplanetario, né dello stripping di una stella, processo tipico dei sistemi "vedova nera" in cui il compagno originale – spesso una stella più piccola – viene progressivamente “scartato” fino a ridursi drasticamente.

Sfida alle teorie di formazione planetaria

“Si è formato come un pianeta normale? No, perché la composizione è completamente diversa”, nota Zhang. “Oppure attraverso lo stripping di una stella, come nei ‘normali’ sistemi vedova nera? Probabilmente no, perché la fisica nucleare non produce carbonio puro. È molto difficile immaginare come ottenere questa composizione iper-arricchita di carbonio. Sembra escludere ogni meccanismo noto”.

Un'ipotesi affascinante e il mistero irrisolto

Roger Romani di Stanford e del Kavli Institute propone un’ipotesi affascinante: “Mentre il compagno si raffredda, la miscela di carbonio e ossigeno nell’interno inizia a cristallizzarsi. I cristalli di carbonio puro gallegano verso l’alto e si mescolano all’elio, e questo è ciò che vediamo. Ma poi qualcosa deve succedere per tenere lontani ossigeno e azoto. Ed è qui che entra il mistero”. “Ma è bello non sapere tutto”, conclude Romani. “Non vedo l’ora di imparare di più sulla stranezza di questa atmosfera. È fantastico avere un puzzle da risolvere”.

Il ruolo del James Webb e nuove domande

Solo il telescopio Webb, con la sua sensibilità infrarossa e posizione orbitale lontana dalla Terra, ha reso possibile lo studio senza interferenze stellari. “Dal suolo è impossibile”, conferma Zhang, sottolineando il vantaggio del parasole gigante che mantiene gli strumenti ghiacciati. Questa scoperta apre nuove domande su mondi estremi attorno a pulsar: PSR J2322-2650b non è solo strano, è un rebus cosmico che potrebbe ridefinire l’astrofisica planetaria.