ALMA DEFINISCE IL MOTO ORBITALE DEL SISTEMA BINARIO XZ TAU

La prima animazione radio di un sistema binario

Per la prima volta, un gruppo di ricercatori ha utilizzato i dati di Alma per creare un’animazione radioastronomica che riproduce il movimento relativo delle due stelle del sistema binario XZ Tauri nell'arco di tre anni. Tale animazione contribuisce a chiarire alcuni aspetti sulle origini delle stelle binarie e sui pianeti che si formeranno intorno a esse. Tutti i dettagli su ApJ

     13/10/2021
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Animazione del moto orbitale del giovane sistema binario XZ Tau. Nell’immagine, la posizione di XZ Tau A (in basso a sinistra) è fissa e viene mostrato il movimento relativo di XZ Tau B. L’intensità dell’emissione radio dei dischi protoplanetari è mostrata in scala di grigi e con dei contorni di livello. La posizione di ogni stella è mostrata come un segno più. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), T. Ichikawa et al.

Un gruppo di ricercatori ha analizzato i dati raccolti dall’Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (Alma) relativi al sistema binario XZ Tauri ed è riuscito a riprodurre il moto relativo delle due stelle nell’arco di tre anni. Questa prima “animazione” contribuisce a chiarire alcuni aspetti sulle origini delle stelle binarie e sui pianeti che si formeranno intorno a esse. «Questo risultato è stato reso possibile dall’alta risoluzione e dalla ricchezza dei dati di archivio di Alma», afferma Takanori Ichikawa dell’Università di Kagoshima, in Giappone, primo autore dell’articolo pubblicato su The Astrophysical Journal. «Questa ricerca ha utilizzato tre anni di dati osservativi. I risultati mostrano la fattibilità di un nuovo metodo di ricerca che utilizza animazioni radioastronomiche al posto delle immagini convenzionali. Spero che questo metodo aiuti in futuro a chiarire vari fenomeni astronomici».

Il Sole è una stella singola ma l’universo è pieno di stelle binarie, ossia coppie di stelle che orbitano l’una intorno all’altra. Durante la sua giovinezza, ogni giovane stella in un sistema binario è circondata da un disco protoplanetario composto da gas molecolare e polvere. Questo disco è noto per essere il luogo di formazione di pianeti. Di fatto, sono stati rilevati molti pianeti associati a stelle binarie ma come si formano i dischi nei sistemi di stelle binarie e come si formano i pianeti in tali sistemi è ancora un mistero. «Per studiare la formazione dei pianeti nei sistemi stellari binari, è importante determinare con precisione il movimento orbitale delle due stelle e l’inclinazione dei singoli dischi protoplanetari», spiega Shigehisa Takakuwa, dell’Università di Kagoshima.

Moto orbitale del giovane sistema binario XZ Tau. Nell’immagine, la posizione di XZ Tau A (in basso a sinistra) è fissa e viene mostrato il movimento relativo di XZ Tau B. L’intensità dell’emissione radio dei dischi protoplanetari è mostrata in scala di grigi (2015), con contorni rossi (2016) e contorni blu (2017). La posizione di ogni stella è mostrata come un segno più. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), T. Ichikawa et al.

I ricercatori hanno suggerito due meccanismi di formazione per i sistemi binari: uno prevede la rottura di un singolo grande disco gassoso e l’altro la frammentazione della nube molecolare più grande dovuta a violente turbolenze. Nel primo caso, gli astronomi suppongono che l’orbita delle stelle binarie e dei singoli dischi debbano essere sullo stesso piano. Nel secondo caso, il piano orbitale delle stelle binarie e il piano dei dischi dovrebbero essere diversi. I due scenari portano quindi a orbite differenti dei pianeti nei sistemi binari.

Il team di ricerca ha scavato nell’archivio dati di Alma ed estratto i dati per il giovane sistema XZ Tau presi nel 2015, 2016 e 2017. Li ha analizzati nel dettaglio e per la prima volta ha realizzato un’animazione del moto orbitale delle stelle binarie, che mostra che XZ Tau B durante questi tre anni si è spostata di 3.4 unità astronomiche (pari a 3.4 volte il raggio dell’orbita terrestre) attorno a XZ Tau A. I ricercatori sono riusciti a rilevare la struttura tridimensionale dell’orbita e, analizzando l’effetto Doppler e la distribuzione dell’emissione radio dal disco attorno a ciascuna stella nel sistema XZ Tau, hanno scoperto che i due dischi sono significativamente disallineati l’uno rispetto all’altro, e non si trovano sullo stesso piano dell’orbita del sistema binario.

Anche precedenti osservazioni di Alma avevano trovato esempi di giovani stelle binarie con dischi protoplanetari inclinati gli uni rispetto agli altri. Tuttavia, questa è la prima volta che viene individuato con chiarezza il moto orbitale di un sistema binario, dimostrando che l’inclinazione è diversa da quella dei dischi circumstellari. Pertanto, questo risultato supporta il secondo scenario descritto, ossia l’ipotesi che il sistema XZ Tau si sia formato tramite la frammentazione della nube molecolare.

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