PSR B1257+12: i primi esopianeti confermati nel 1992 orbitano attorno al cadavere di una stella

Quando, il 6 ottobre 1995, Michel Mayor e Didier Queloz annunciarono dall'Osservatorio di Haute-Provence la scoperta di 51 Pegasi b — un pianeta gigante che orbitava attorno a una stella simile al Sole in soli 4,2 giorni — i giornali di tutto il mondo titolarono "primo esopianeta scoperto". Era un'inesattezza che ha resistito per anni. Il primato vero spetta a un sistema molto più strano, annunciato tre anni e mezzo prima da due astronomi che avevano puntato il radiotelescopio di Arecibo verso una stella morta.

Il sistema si chiama PSR B1257+12. È una pulsar millisecondi nella costellazione della Vergine, a circa 2.300 anni luce dalla Terra. E ha pianeti.

Cos'è una pulsar millisecondi

Una pulsar è ciò che resta dopo l'esplosione in supernova di una stella massiccia: un nucleo di neutroni collassato del diametro di circa 20 chilometri ma con massa superiore a quella del Sole. Ruota su sé stessa emettendo due fasci di onde radio dai poli magnetici. Se uno di questi fasci ci spazza, vediamo un impulso periodico, come la luce di un faro. Le pulsar "millisecondi" sono le più precise: PSR B1257+12 ruota su sé stessa 161 volte al secondo, con un periodo di 6,2185 millisecondi, ed è stata scoperta nel febbraio 1990 dall'astronomo polacco Aleksander Wolszczan usando il radiotelescopio di 305 metri di Arecibo, a Porto Rico.

La scoperta non era di per sé clamorosa. Quel che era anomalo erano i tempi degli impulsi: Wolszczan e il collega Dale Frail notarono che il periodo della pulsar non era costante come dovrebbe essere. Variava di pochi millisecondi con una doppia periodicità di 66 e 98 giorni. Qualcosa stava "tirando" la pulsar.

La firma gravitazionale dei pianeti

I due astronomi pubblicarono i loro risultati il 9 gennaio 1992 sulla rivista Nature, in un articolo intitolato "A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257+12". La spiegazione era ineludibile: due pianeti orbitavano attorno alla stella di neutroni, attirandola periodicamente verso di sé e perturbando i tempi di arrivo dei suoi impulsi radio sulla Terra. La misura era di una precisione sbalorditiva: l'oscillazione della pulsar aveva un'ampiezza di pochi millisecondi luce, equivalente a uno spostamento di poche centinaia di chilometri. Per percepire un cambiamento del genere a 2.300 anni luce occorre un orologio cosmico naturale di una stabilità che solo una pulsar millisecondi può offrire.

I due pianeti, indicati come PSR B1257+12 b e c (oggi chiamati anche Poltergeist e Phobetor), hanno masse di circa 4,3 e 3,9 volte quella della Terra. Orbitano a 0,36 e 0,46 unità astronomiche, con periodi rispettivamente di 66 e 98 giorni. Sono, in altre parole, super-Terre.

La conferma del 1994 e un terzo pianeta

Lo stesso Wolszczan, nel 1994, pubblicò sulla rivista Science uno studio di conferma in cui i due pianeti venivano rilevati anche attraverso le piccole interazioni gravitazionali reciproche (perturbazioni mutue), un test indipendente che escludeva qualsiasi spiegazione alternativa. Lo stesso lavoro annunciava un terzo pianeta: PSR B1257+12 A (poi soprannominato Draugr), molto più piccolo dei suoi compagni, con una massa di appena 0,02 volte quella terrestre — paragonabile alla nostra Luna. È a tutt'oggi uno degli esopianeti meno massicci mai rilevati, ed è stato il primo "sub-terrestre" mai scoperto.

I tre pianeti hanno ricevuto i loro nomi mitologici nel 2015, quando l'Unione Astronomica Internazionale lanciò la campagna NameExoWorlds. I vincitori scelsero figure di mostri dei sogni: Draugr (spettri nordici), Poltergeist (spiriti dispettosi) e Phobetor (il dio greco degli incubi). Una scelta coerente con il fatto che orbitano attorno al cadavere di una stella esplosa.

Pianeti zombie

Il vero mistero di PSR B1257+12 è come questi pianeti possano esistere. Una supernova spazza via tutto: qualsiasi sistema planetario preesistente alla stella massiccia originale sarebbe stato vaporizzato dall'esplosione. La teoria oggi più accreditata, descritta da recensioni recenti su astrobites, è che i tre pianeti si siano formati dopo la supernova, dai detriti rimasti in un disco protoplanetario di seconda generazione. Sarebbero quindi pianeti "zombie", nati nel cimitero di una stella morta.

L'ambiente è inospitale al massimo: la pulsar emette intensi flussi di radiazioni X e gamma che spazzano i pianeti centinaia di volte al secondo. Su Poltergeist e Phobetor le condizioni di superficie sono incompatibili con qualsiasi forma di vita conosciuta. Sono mondi sterili, eternamente bagnati dal fascio del faro cosmico che li ha generati.

Il riconoscimento mancato

Perché allora Wolszczan e Frail non hanno il riconoscimento popolare di Mayor e Queloz, che nel 2019 hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica per la scoperta di 51 Pegasi b? La risposta sta nella narrazione che la comunità scientifica ha scelto. PSR B1257+12 era un sistema "esotico", non analogo al nostro Sistema Solare, scoperto attorno a un oggetto compatto stranissimo. 51 Pegasi b, al contrario, orbitava attorno a una stella simile al Sole — quel tipo di stella attorno a cui ci aspettiamo i "pianeti veri". Il Nobel ha premiato la prima dimostrazione che i sistemi planetari come il nostro sono comuni.

Il merito scientifico, però, è del 9 gennaio 1992. Per la prima volta nella storia, l'umanità aveva la prova oggettiva che esistevano pianeti oltre il Sole. Da allora, secondo l'NASA Exoplanet Archive, ne abbiamo confermati oltre 5.800. Tutto è cominciato da un orologio cosmico che, ogni 6,2185 millisecondi, sussultava di poco.