A 700 ANNI LUCE DA NOI

Sulle tracce del disco stellare

È l’immagine più chiara mai presa nel vicino infrarosso della parte interna di un disco di gas e polvere che circonda una stella di recente formazione. L’ha ottenuta un team di ricercatori, guidati da astronomi dell’INAF, sfruttando la tecnica dell’interferometria con i telescopi del Very Large Telescope e lo strumento AMBER.

Immagine ricostruita dell'interno del disco attorno alla stella HR5999 alla lunghezza d'onda di 2,2 micron (sinistra) e modello del sistema disco-stella (a destra). Per chiarezza, le scale degli assi sono riportate anche in dimensioni lineari (1 AU corrisponde alla distanza Terra-Sole). Il disco è inclinato rispetto alla linea di osservazione, per questo è possibile osservare parte del bordo interno, la cui emissione è prodotta dalla radiazione termica della polvere riscaldata dalla stella centrale.Nella figura di destra, solo il bordo interno del disco e' in scala. L'ottima corrispondenza tra immagine e modello è evidente.

Nel vicino infrarosso, è la vista più chiara mai ottenuta della regione interna di un disco di gas e polveri che circonda una stella ‘giovane’. Potremmo definirle le coltri della culla di materia da cui si è formato l’astro. Una struttura che potrebbe in futuro generare pianeti, così come è stato, oltre quattro miliardi di anni fa, per il nostro Sistema solare. È stata ottenuta dopo un lungo e complesso lavoro che ha impegnato un team di scienziati guidato da ricercatori dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell’INAF. Per arrivare al risultato, sono stati necessari due anni tra osservazioni, elaborazioni di software specifici e verifica dei risultati

“L’immagine ottenuta riproduce chiaramente un sistema stellare di recente formazione” commenta Fabrizio Massi, dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri, che insieme ad Antonella Natta e Myriam Benisty, sempre della struttura INAF fiorentina, fa parte del team che ha condotto lo studio su HR5999, pubblicato oggi online sulla rivista Astronomy&Astrophysics. “Stimiamo per esso un’età di circa 500.000 anni, che potrebbe darci una rappresentazione di come poteva essere il nostro Sistema solare alle sue origini”.

Ma perché è stato così difficile arrivare a questo risultato con l’interferometria, che è una tecnica ormai utilizzata da anni e con eccellenti risultati in astronomia? La spiegazione sta nella ‘finestra’ di radiazione elettromagnetica in cui si fanno le osservazioni. L’interferometria nell’infrarosso o nell’ottico pone molti più problemi, tecnologici e ambientali, di quella condotta nel dominio delle onde radio, che oggi è un formidabile strumento per lo studio dell’Universo.

“Nel vicino infrarosso non abbiamo ancora tecnologie ed esperienza consolidata per fare interferometria allo stesso livello di quella nel radio” sottolinea Massi. “Anche se siamo molto soddisfatti di questi risultati, stiamo lavorando al miglioramento del processo di ricostruzione delle immagini per ottenere, ad esempio, prove dirette della formazione di pianeti nei dischi circumstellari come quello in HR 5999”.

Le stelle ‘giovani’ come HR 5999 sono infatti circondate da un disco di gas e polvere, residuo del processo che ha portato alla loro formazione. Si pensa che i sistemi planetari abbiano origine proprio da questo disco. Una struttura che è molto difficile individuare e quindi studiare. La sua distanza tipica dalla stella madre è all’incirca quella che separa la Terra dal Sole: circa 150 milioni di chilometri. Ma a 700 anni luce da noi, dove si trova HR 5999, ottenerne un’immagine di questa struttura richiede la stessa accuratezza necessaria a scorgere una moneta da un euro posta a 1000 km di distanza. Un normale telescopio, anche il più grande, non è in grado di permettere osservazioni con un livello di dettaglio così spinto. Ma il livello di dettaglio può essere notevolmente aumentato combinando la luce che arriva dall’oggetto a più telescopi separati, usando cioè l’interferometria. Attraverso un complesso algoritmo matematico che combina i dati ottenuti da molte combinazioni diverse delle posizioni dei telescopi, è poi possibile ricostruire l’immagine dell’oggetto.

Sfruttando questa tecnica il team di scienziati, per ottenere questo risultato, ha utilizzato lo strumento AMBER, costruito da un consorzio italo-franco-tedesco in cui l’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri ha avuto una parte rilevante, realizzando circa un quarto dello strumento. AMBER permette di combinare la luce proveniente da tre degli otto telescopi (quattro da 8 m e quattro da 1,8 m) del Very Large Telescope Interferometer dell’ ESO sulle Ande cilene. Con questo metodo di osservazioni si può arrivare ad ottenere immagini con risoluzioni angolari molto maggiori di quelle permesse da qualsiasi telescopio ottico disponibile, fino a un livello di dettaglio dell’ordine del millesimo di secondo d’arco. Per fare un paragone, circa quaranta volte più accurate di quelle prodotte dal telescopio spaziale Hubble, le stesse che potrebbe solo produrre un telescopio con uno specchio principale di ben 140 m di diametro.

Leggi il comunicato stampa INAF