Polvere, dischi e detriti: nane bianche come sonde di composizioni planetarie

Il mio lavoro durante la Fellowship Rita Levi Montalcini sarà principalmente finalizzato a sfruttare appieno il potenziale del mio nuovo campione di nane bianche, combinando l'astrometria e la fotometria di Gaia con altre osservazioni spettroscopiche e fotometriche presenti e future, al fine di condurre uno studio statistico dettagliato sui resti planetari intorno alle nane bianche. Ho già iniziato a confrontare tutte le nane bianche di Gaia con rilevamenti fotometrici multi-banda su tutte le lunghezze d'onda disponibili dall'UV al medio IR, al fine di costruire distribuzioni di energia spettrale (SED) più dettagliate per queste stelle. Queste SED sono il punto di partenza necessario per identificare nuove nane bianche con un eccesso IR compatibile con la presenza di un disco di detriti (Figura 1), ma consentono anche la misurazione di parametri stellari precisi (Teff, gravità superficiale, massa ed età), mediante il confronto con modelli appropriati. Grazie a Gaia, ho a mia disposizione distanze precise e un campione quasi completo di nane bianche da studiare. Inoltre, i dati aggiuntivi nei futuri data release di Gaia (spettri, binarità e informazioni sulla variabilità) saranno fondamentali per caratterizzare ulteriormente questi oggetti e identificare nuovi sistemi di interesse. Tuttavia, al fine di confermare definitivamente la presenza di elementi inquinanti e per effettuare l'analisi della composizione chimica, avrò anche bisogno di un follow-up spettroscopico dedicato.

White dwarfs represent the final stage in the evolution of the vast majority of all stars in the Galaxy including our own Sun. These stellar remnants encode the stellar formation history of the Milky Way and are powerful tools with applications in various areas of astronomy. In the last few years the advent of the ESA mission Gaia ushered a new era of stellar astronomy and my work with Gaia led to a tenfold increase in the number of known white dwarfs. During the Rita Levi Montalcini fellowship, my work will focus on the scientific exploitation of this new sample of stars. In particular my research will centre on the identification and characterization of rare white dwarfs that host the remnants of planetary systems. By combining Gaia’s astrometric and photometric measurements with additional photometric data from current and future missions and telescopes, I am constructing detailed spectra energy distributions (SEDs) for all white dwarfs. These SEDs are the necessary starting point to identify new hosts of planetary remnants, but also allow me to obtain precise stellar parameters of white dwarfs (Teff, log g, mass and cooling age) by comparison with appropriate models. However, in order to fully characterise these systems of interest, it will ultimately be necessary to obtain spectroscopic follow-up. In order to acquire the necessary data, I am conducting a dedicated spectroscopic follow-up campaign using some of the world’s largest telescopes and I am also involved in all major new multi-object spectroscopic surveys (4MOST, WEAVE SDSS V, DESI). My work will provide the first statistical view of white dwarfs with planetary remnants, it will shed new light on the properties of rocky exoplanets, and will give a first detailed look at the final evolution of planetary systems.