Confermati pianeti in formazione intorno a HL Tau

Lo scorso anno l' ALMA ( Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) aveva catturato questa incredibile immagine di un sistema proto-planetario intorno alla stella HL Tau, simile al nostro Sole. La foto mostra quello che sembra essere un disco di polveri e gas, strutturato con una serie di brillanti anelli concentrici separati da molti gap (vuoti), generalmente segno di un processo di formazione planetaria ben avviato.

Tuttavia, la scoperta aveva suscitato non poche perplessità perché HL Tau è una giovane stella che non ha più di un milione d'anni ed inoltre, le tre lacune esterne apparivano troppo vicine tra loro per ospitare dei pianeti.
Ora, però, sembrano esserci prove concrete.

La ricerca è stata guidata dal Dr Daniel Tamayo del Centre for Planetary Science all'Università di Toronto, Scarborough, e del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, secondo il quale gli spazi vuoti sarebberto in quella che lui stesso definisce " speciale configurazione di risonanza": in altre parole, questi pianeti prevengono eventuali collisioni violente grazie a specifici periodi orbitali che permettono loro di non scontrarsi per un soffio, un po' come Plutone ha evitato Nettuno per miliardi di anni, nonostante le due orbite si intersechino.
A dimostrazione di ciò, Tamayo ha preparato diverse simulazioni utilizzando corpi con masse simili a Saturno situati nei gap e giocando un po' con le loro posizioni.

In questo modo, il giovane sistema HL Tau, che ha un raggio di circa 17,9 miliardi di chilometri e si trova a 450 anni luce dalla Terra nella costellazione del Toro, può essere molto stabile secondo il Dr Tamayo.

"Abbiamo scoperto migliaia di pianeti attorno ad altre stelle ed è sorprendente che molte delle orbite sono molto più ellittiche di quelle trovate nel nostro Sistema solare", ha detto il Dr Tamayo e, quanto osservato da ALMA potrebbe essere la chiave per comprendere il collegamento tra questi mondi e le loro posizioni originali al momento della nascita.

Infatti, il Dr Tamayo è convinto che, nonostante la stabilità attuale, con il passare del tempo, il sistema diventerà una sorta di " bomba ad orologeria": alla fine i pianeti si disperderanno, ha spiegato, molti verranno espulsi lasciandone altri su orbite più ellittiche come quelle osservate attorno alle stelle più anziane, anche se il nostro Sistema Solare non sembra aver subito eventi così catastrofici.

Dynamical Stability of Imaged Planetary Systems in Formation: Application to HL Tau [abstract]

A recent ALMA image revealed several concentric gaps in the protoplanetary disk surrounding the young star HL Tau. We consider the hypothesis that these gaps are carved by planets, and present a general framework for understanding the dynamical stability of such systems over typical disk lifetimes, providing estimates for the maximum planetary masses. We collect these easily evaluated constraints into a workflow that can help guide the design and interpretation of new observational campaigns and numerical simulations of gap opening in such systems. We argue that the locations of resonances should be significantly shifted in massive disks like HL Tau, and that theoretical uncertainties in the exact offset, together with observational errors, imply a large uncertainty in the dynamical state and stability in such disks. This presents an important barrier to using systems like HL Tau as a proxy for the initial conditions following planet formation. An important observational avenue to breaking this degeneracy is to search for eccentric gaps, which could implicate resonantly interacting planets. Unfortunately, massive disks like HL Tau should induce swift pericenter precession that would smear out any such eccentric features of planetary origin. This motivates pushing toward more typical, less massive disks. For a nominal non-resonant model of the HL Tau system with five planets, we find a maximum mass for the outer three bodies of approximately 2 Neptune masses. In a resonant configuration, these planets can reach at least the mass of Saturn. The inner two planets' masses are unconstrained by dynamical stability arguments.