ALMA TROVA IL PRIMO DISCO CIRCUMPLANETARIO

Scoperta una polverosa culla di lune

Utilizzando Alma, un gruppo di astronomi ha fatto le prime osservazioni di un disco circumplanetario attorno a uno dei pianeti di Pds 70, una giovane stella posta a circa 370 anni luce dalla Terra. Queste osservazioni, combinate con quelle di Vlt nelle bande ottica e infrarosso ad alta risoluzione, forniscono solide prove dell’esistenza di un anello di polvere che circonda il pianeta più esterno conosciuto del sistema. Tutti i dettagli della scoperta su Astrophysical Journal Letters in un articolo a prima firma dall'italiano Andrea Isella della Rice University

Immagine Alma della polvere in Pds 70, un sistema stellare situato a circa 370 anni luce dalla Terra. Le due deboli macchioline nella regione scura tra la stella e il disco di polvere sono associate a pianeti appena formati. Una tale concentrazione di polvere è un disco circumplanetario, il primo ad essere stato osservato intorno ad una stella lontana. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao); A. Isella

Utilizzando Alma (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array)  gli astronomi sono stati in grado di compiere le prime osservazioni di un disco circumplanetario, la cintura di polvere e gas che si ipotizza controlli il processo di accrescimento dei pianeti e dia origine a un intero sistema di satelliti, come ad esempio le lune che si trovano attorno a Giove. Questa caratteristica, mai osservata prima, è stata scoperta attorno a uno dei pianeti di Pds 70, una giovane stella posta a circa 370 anni luce dalla Terra. Recentemente, gli astronomi avevano confermato attorno a questa stella la presenza di due pianeti massicci, simili a Giove. La scoperta era stata effettuata con il Vlt (Very Large Telescope) dello European Southern Observatory, che era stato in grado di rilevare il calore emesso dall’idrogeno gassoso che si accumula a formare pianeti.

Le nuove osservazioni Alma mostrano invece le deboli onde radio emesse dalle minuscole particelle di polvere attorno alla stella, grandi circa un decimo di millimetro. I dati di Alma, combinati con le precedenti osservazioni Vlt nelle due bande ottico e infrarosso, forniscono prove convincenti dell’esistenza di un disco di polvere che circonda il pianeta più esterno conosciuto nel sistema, potenzialmente capace di formare più lune.

«Per la prima volta, possiamo vedere in modo inequivocabile i segni rivelatori di un disco circumplanetario, a supporto di molte delle attuali teorie sulla formazione dei pianeti», ha detto Andrea Isella, astronomo italiano alla Rice University di Houston, in Texas, e primo autore dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal Letters, nel quale è stata presentata la scoperta.

Immagine composita di Pds 70. Confrontando i nuovi dati Alma con le precedenti osservazioni Vlt, gli astronomi hanno determinato che il giovane pianeta chiamato Pds 70c ha un disco circumplanetario, che si ritiene essere il luogo in cui nascono le lune. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), A. Isella, Eso

«Confrontando le nostre osservazioni con le immagini a infrarossi e ottiche ad alta risoluzione, possiamo vedere chiaramente che la concentrazione di minuscole particelle di polvere è in realtà un disco di polvere che circonda il pianeta, ed è la prima volta che questa caratteristica è stata osservata in modo così definitivo», ha affermato Isella. Secondo i ricercatori, questa è anche la prima volta che un pianeta è stato osservato chiaramente in queste tre distinte bande osservative.

A differenza degli anelli ghiacciati di Saturno, che probabilmente si sono formati dalla distruzione di comete e corpi rocciosi in un periodo di tempo relativamente recente nella storia del nostro Sistema solare, un disco circumplanetario è il residuo persistente del processo di formazione del pianeta.

I dati Alma hanno anche rivelato due differenze ben distinte tra i due pianeti scoperti di recente. Il più vicino dei due, Pds 70 b, che si trova all’incirca alla stessa distanza dalla stella di Urano dal Sole, ha dietro di sé una massa di polvere che assomiglia a una coda. «Non è ancora chiaro cosa questa coda rappresenti per questo sistema planetario», ha detto Isella. «L’unica cosa conclusiva che possiamo dire è che è abbastanza lontana dal pianeta per essere una caratteristica indipendente».

Il secondo pianeta, Pds 70 c, risiede nella stessa identica posizione di un nodo di polvere visto chiaramente nei dati Alma. Poiché questo pianeta brilla così intensamente nelle bande di luce infrarossa e dell’idrogeno, gli astronomi possono ragionevolmente affermare che si tratti di un pianeta completamente formato in orbita attorno alla stella e che il gas vicino continua a essere catturato dal pianeta stesso. Questo pianeta esterno si trova a circa 5.3 miliardi di chilometri dalla stella ospite, corrispondente circa alla stessa distanza di Nettuno dal nostro Sole. Gli astronomi stimano che la massa di questo pianeta sia circa da 1 a 10 volte la massa di Giove. «Se la massa del pianeta è più verso il limite superiore di questo intervallo, è del tutto possibile che attorno ad esso possano esserci lune di dimensioni planetarie», ha osservato Isella.

Impressione artistica del disco circumplanetario recentemente scoperto attorno a un pianeta giovane nel sistema stellare Pds 70. Crediti: Nrao/Aui/Nsf, S. Dagnello

I dati Alma aggiungono anche un altro elemento importante a queste osservazioni. Gli studi ottici sui sistemi planetari sono notoriamente difficili. Poiché la stella è molto più luminosa dei pianeti, è difficile filtrarne il bagliore. Sarebbe come cercare di individuare una lucciola accanto a un lampione. Le osservazioni Alma, tuttavia, non hanno questa limitazione poiché le stelle emettono relativamente poca luce a lunghezze d’onda millimetriche e submillimetriche. «Ciò significa che saremo in grado di osservare nuovamente questo sistema in periodi di tempo diversi e mappare l’orbita dei pianeti e la concentrazione di polvere nel sistema», ha concluso Isella. «Questo ci darà una visione unica delle proprietà orbitali dei sistemi solari nelle loro primissime fasi di sviluppo».

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