Cantieri planetari svelati da ALMA

Alcuni astronomi, usando ALMA (Atacama Large Millimiter/submillimeter Array) hanno trovato differenze significative tra le lacune del gas e quelle della polvere nei dischi di quattro giovani stelle. Queste osservazioni sono l’indicazione più chiara finora che pianeti di massa molto maggiore di quella di Giove si sono formati recentemente in questi dischi. Crediti:
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser

Alcuni astronomi, usando ALMA (Atacama Large Millimiter/submillimiter Array) hanno trovato l’indicazione più chiara finora che pianeti di massa molto maggiore di quella di Giove si sono formati recentemente nei dischi di gas e polvere che circondano quattro stelle giovani. Le misure del gas intorno alle stelle hanno fornito indizi aggiuntivi delle proprietà di questi pianeti.

Una classe particolare di dischi, detti dischi di transizione, mostra una sorprendente assenza di polvere nel centro, nella regione più vicina alla stella. Sono state proposte due motivazioni per spiegare queste misteriose lacune. La prima è che i forti venti stellari e le intense radiazioni avrebbero spazzato via o distrutto il materiale nei dintorni. Questo processo, che spazza via la polvere e il gas dall’interno verso l’esterno, è noto come fotoevaporazione. Alternativamente, alcuni giovani pianeti massicci durante il processo di formazione potrebbero aver eliminato la materia nella loro orbita intorno alla stella. Pianeti di questo tipo sono molto difficili da osservare direttamente (eso1310) e studi precedenti a lunghezze d’onda millimetriche (eso1325) non sono riusciti ad avere una buona visione sulle zone interne, dove si formano i pianeti, in cui le diverse spiegazioni potevano essere messe alla prova. Altri studi (eso0827) non sono riusciti a misurare la quantità di gas in questi dischi.

La sensibilità e la capacità risolutiva senza paragoni di ALMA hanno permesso ora a un’equipe di astronomi guidata da Nienke van der Marel dell’Osservatorio di Leiden, nei Paesi Bassi, di mappare la distribuzione del gas e della polvere in quattro di questi dischi di transizione, meglio di quanto sia finora stato possibile. Le quattro sorgenti osservate sono SR 21, HD 135344B (nota anche come SAO 206462), DoAr 44 e Oph IRS 48. A sua volta lo studio ha permesso per la prima volta di scegliere tra le due possibilità di spiegazione delle lacune.

Le nuove immagini mostrano notevoli quantità di gas all’interno di queste lacune nella polvere. Il gas presente nei dischi di transizione è soprattutto idorgeno, e viene tracciato per mezzo di osservazioni della molecola di monossido di carbonio – o CO. Sorprendentemente, però, anche il gas mostrava una lacuna, fino a tre volte più piccola di quella della polvere. Ciò è possibile solo nello scenario in cui pianeti massicci appena formati hanno spazzato via il gas durante la loro orbita, intrappolando le particelle di polvere fino a una distanza maggiore. Il processo di intrappolamento delle particelle di polvere viene spiegato in un comunicato precedente (eso1325).

«Osservazioni precedenti avevano già dato un indizio della presenza di gas all’interno delle lacune di polvere», ha spiegato Nienke van der Marel. «Ma poiché ALMA riesce a produrre un’immagine del materiale dell’interno disco, in dettaglio più fine di quanto fosse possibile finora, possiamo scartare lo scenario alternativo. Questi divari profondi indicano chiaramente la presenza di pianeti, di massa parecchie volte quella di Giove, che scavano gli anfratti mentre si muovono all’interno del disco».

È importante sottolineare che queste osservazioni sono state condotte usando solo un decimo del potere risolutivo di ALMA, poichè sono state eseguite mentre metà della schiera di antenne era ancora in costruzione sulla piana di Chajnantor nel nord del Cile. Servono ora nuovi studi per determinare se anche altri dischi di transizione puntano verso lo scenario dei pianeti, anche se le osservazioni di ALMA hanno fornito, nel frattempo, nuove preziose informazioni sul complesso processo di formazione dei pianeti.

«Tutti i dischi di transizione finora studiati che mostrano grandi cavità nella polvere hanno anche cavità nel gas. Con ALMA possiamo scoprire dove e quando nascono i pianeti giganti in questi dischi e confrontare questi risultati con i modelli di formazione planetaria», ha commentato Ewine van Dishoeck, dell’Osservatorio di Leiden e del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching. «La detezione diretta di un pianeta è appena alla portata degli strumenti attuali, mentre la nuova generazione di telescopi in costruzione, come l’E-ELT (European Extremely Large Telescope), sarà in grado di spingersi molto più in là. ALMA sta indicandoci dove andare a guardare».

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni