14 Dic 2018 Visioni Senza Precedenti della Nascita di Pianeti
Un team di astronomi ha condotto la prima campagna osservativa a larga scala e a elevata risoluzione di dischi protoplanetari, utilizzando il telescopio ALMA. Il progetto Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP) ha permesso di ottenere queste immagini straordinarie di 20 dischi circostanti stelle vicine a noi, fornendo agli astronomi nuovi indizi sulla varietà di strutture e sui meccanismi di formazione dei pianeti al loro interno. I risultati sono pubblicati su Astrophysical Journal Letters.
Secondo lo studio i grandi pianeti, simili in dimensione e composizione a Nettuno o Saturno, si formano molto più rapidamente rispetto a quanto previsto dalle teorie attuali. Tali pianeti tendono inoltre a formarsi nelle periferie esterne dei sistemi planetari e a distanze eccezionali dalla loro stella. “Lo scopo di questa campagna osservativa durata mesi è stato quello di cercare similitudini e differenze strutturali nei dischi protoplanetari. La visione ultradefinita di ALMA ha rivelato strutture mai osservate prima e formazioni inaspettatamente complesse”, spiega Sean Andrews dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). “Osserviamo dettagli diversi attorno a un grande assortimento di giovani stelle di varie masse. L’interpretazione più convincente di queste formazioni a piccola scala, molto differenti tra loro, è che siano presenti pianeti invisibili che interagiscono con il materiale nel disco”.
Si ritiene che i pianeti si formino in seguito a graduale accumulo di polveri e gas all’interno di un disco protoplanetario, a iniziare da grani di polveri e ghiaccio che si addensano a formare rocce sempre più grandi, fino a che emergono planetesimi e pianeti. Questo processo gerarchico dovrebbe richiedere molti milioni di anni per arrivare a compimento, quindi il suo impatto dovrebbe essere molto più evidente in sistemi più vecchi, più evoluti. Ma le prove osservative indicano che non è così. Precedenti osservazioni di ALMA relative a dischi protoplanetari con età di appena un milione di anni hanno rivelato strutture sorprendentemente definite, inclusi anelli e lacune, segno distintivo della presenza di pianeti in formazione. Gli astronomi inizialmente sono rimasti cauti nell’attribuire queste strutture all’azione di pianeti, perché potrebbero formarsi anche in seguito ad altri processi naturali.
Dal momento che il campione iniziale di dischi era in numero ridotto, si era rivelato impossibile trarre conclusioni generali. La campagna osservativa DSHARP è stata progettata proprio per ampliare il campione osservato, e determinare così la causa più probabile delle strutture visibili nei dischi. È stata quindi osservata la distribuzione delle particelle di polvere in 20 dischi protoplanetari a lunghezza d’onda millimetrica tramite il telescopio ALMA. I ricercatori hanno scoperto che molte sotto-strutture, anelli, lacune concentriche, sono comuni in quasi tutti i dischi, mentre formazioni a spirale su larga scala e strutture simili ad archi sono presenti solo in alcuni casi. Inoltre anelli e lacune sono presenti in un’ampio range di distanza dalla stella madre, da poche unità astronomiche a oltre 100 UA, equivalenti a oltre tre volte la distanza di Nettuno dal Sole.
Tali formazioni, che potrebbero essere segni distintivi della nascita di grandi pianeti, possono spiegare come si formino ed evolvano i pianeti simili alla Terra. Infatti una volta che le particelle di polveri crescono in dimensione fino ad assumere un diametro di circa un centimetro, le dinamiche di un disco protoplanetario liscio dovrebbero portarle a ricadere verso la stella madre, senza riuscire ad acquisire la massa necessaria a formare pianeti rocciosi. Ma i densi anelli di polveri osservati con ALMA possono costituire un luogo idoneo all’evoluzione dei mondi rocciosi. L’elevata densità e l’alta concentrazione di particelle di polveri, infatti, creano perturbazione nel disco, formando zone in cui i planetesimi possono avere a disposizione il tempo necessario per crescere e trasformarsi in pianeti.
[ Barbara ]
L’immagine mostra la luce a lunghezza d’onda millimetrica emessa dalla polvere nei dischi protoplanetari
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
https://public.nrao.edu/news/2018-alma-survey-disks/
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