Hubble osserva la formazione di pianeti molto lontani dalla loro stella

Questo grafico mostra il gap in un disco protoplanetario di polvere e gas che ruota attorno alla vicina stella nana rossa., TW Hydrae, che si trova a 176 anni luce di distanza da noi, nella costellazione dell’Hydra, o Serpente del Mare. La presenza del gap è la migliore spiegazione che si possa fare come conseguenza degli effetti di accrescimento di un pianeta non osservato che viene gravitazionalmente a divorare il materiale e a ripulire la sua zona di influenza. Nell’immagine di sinistra, i ricercatori hanno utilizzato un dispositivo a maschera sul Near Infrared Camera e il Multi-Object Spectrometer dell’Hubble Space Telescope per bloccare la luce della stella in modo da poter rilevare la struttura del disco. Le osservazioni di Hubble mostrano che il gap, di 3 miliardi di chilometri, non è completamente vuoto. L’immagine di destra mostra il gap in relazione alla stella. Le osservazioni di Hubble sono state compiute il 17 giugno 2005. Crediti: NASA, ESA, J. Debes (STScI), H. Jang-Condell (University of Wyoming), A. Weinberger (Carnegie Institution of Washington), A. Roberge (Goddard Space Flight Center), G. Schneider (University of Arizona/Steward Observatory), and A. Feild (STScI/AURA). Fonte : http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/755333main_p1320ay.jpg

I ricercatori utilizzando l’Hubble Space Telescope della NASA hanno trovato prove convincenti dlell’esistenza di un pianeta in formazione a 12 miliardi di chilometri di distanza dalla sua stella, una scoperta che potrebbe sfidare le attuali teorie sulla formazione planetaria.
Dei 909 pianeti scoperti al di fuori del nostro Sistema Solare che sono stati confermati finora, questo è il primo ad essere trovato a tale distanza dalla sua stella. II pianeta sospetto è in orbita attorno alla nana rossa TW Hydrae, che si trova a 176 anni luce di distanza dalla Terra nella costellazione dell’Idra, il serpente del mare.

La visione acuta di Hubble Space Telescope ha rilevato un misterioso spazio vuoto in un vasto disco protoplanetario di gas e polvere rotante intorno a TW Hydrae. Questo spazio vuoto o gap è di 5 miliardi di chilometri di larghezza e il disco è di 66 miliardi di chilometri di diametro. La presenza del gap è stata probabilmente causata da una crescita, non osservata, del pianeta che sta spazzolando via il materiale, per effetto della gravità, e ripulisce la sua zona di influenza all’interno del disco, come farebbe uno spazzaneve.

Il pianeta è stato stimato essere relativamente piccolo, da circa 6 a 28 volte più massiccio della nostra Terra. La sua orbita ampia implica che si muove lentamente intorno alla sua stella ospite. Se il pianeta ipotizzato si fosse trovato ad orbitare nel nostro Sistema Solare, sarebbe stato a circa il doppio della distanza di Plutone dal Sole.

Si ipotizza che i pianeti si formino nel corso di oltre una decina di milioni di anni. L’ accumulo è lento, ma persistente, man mano che il pianeta raccoglie massa, planitesimi e gas dal disco protoplanetario. Un pianeta che si trova a 12 miliardi di chilometri dalla sua stella dovrebbe impiegare un tempo circa 200 volte maggiore rispetto a Giove alla distanza dal nostro Sole (5.2 UA, con 1 UA=150 milioni di chilometri) a causa della sua più lenta velocità orbitale e la carenza di materiale nel disco. Giove è a circa 804 milioni di chilometri dal Sole e si è formato in circa 10 milioni di anni.

TW Hydrae è di circa 8 milioni di anni, e questo lo rende una stella improbabile ad ospitare un pianeta, secondo questa teoria. Non c’è stato abbastanza tempo per un pianeta a crescere attraverso il lento accumulo di piccoli detriti. A complicare ulteriormente la storia è che TW Hydrae ha solo il 55 percento della massa del nostro Sole.

“E’ così interessante osservare un sistema come questo” ha affermato John Debes dello Space Telescope Science Institute a Baltimore, Maryland. Debes guida un team di ricercatori che ha identificato il gap. “Questa è la stella di più piccola massa di cui sia stato osservato un gap così lontano”.

Una teoria di formazione planetaria alternativa suggerisce che un pezzo del disco diventa gravitazionalmente instabile e collassa su se stesso. In questo scenario, un pianeta potrebbe formarsi più rapidamente, in poche migliaia di anni.

“Se attualmente possiamo confermare che vi è un pianeta lì, in quella posizione così lontana, allora siamo in grado di collegare le sue caratteristiche alle misurazioni delle proprietà del gap” ha affermato Debes. “Questo potrebbe aggiungere alle teorie di formazione planetaria il come si può effettivamente formare un pianeta molto lontano”.

Il disco di TW Hydrae manca anche di grandi grani di polvere nelle sue regioni più esterne. Le osservazioni compiute dall’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Cile mostrano che i grani di polvere delle dimensioni di granelli di sabbia non sono presenti al di là di circa 5,5 miliardi di chilometri dalla stella, più o meno alla distanza del gap.

“In genere i ciottoli sono necessari prima di poter avere un pianeta. Quindi, se c’è un pianeta e non c’è polvere più grande di un granellino di sabbia in lontananza, allora questo potrebbe essere una grande sfida ai modelli tradizionali di formazione planetaria” ha affermato Debes.

Il team ha utilizzato la Near Infrared Camera  e il Multi-Objects Spetrometer (NICMOS) di Hubble Space Telescope per osservare la stella nel vicino infrarosso. I ricercatori hanno poi comparato le immagini di NICMOS con i dati archiviati di Hubble, le osservazioni ottiche e spettroscopiche ottenute con lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) a bordo di Hubble. Debes ha affermato che i ricercatori osservano il gap a tutte le lunghezze d’onda, il che comporta che vi è una caratteristica strutturale e non un’illusione ottica causata dagli strumenti o dalla luce diffusa.

Il paper del gruppo di ricerca è stata pubblicato online il 14 giugno 2013 su The Astrophysical Journal.

Fonte NASA – NASA’s Hubble Uncovers Evidence of Farthest Planet Forming From its Star: http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/tw-hydrae.html e Hubble Site: Hubble Uncovers Evidence for Extrasolar Planet Under Construction:  http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/20/full/

Hubble Site: http://hubblesite.org/

ESA Hubble: http://www.spacetelescope.org/

Sabrina