Un disco protoplanetario osservato da Alma (a sinistra) e un disco protoplanetario durante la migrazione planetaria, come ottenuto dalla simulazione Aterui II (a destra). La linea tratteggiata nella simulazione rappresenta l’orbita di un pianeta e l’area grigia indica una regione non coperta dal dominio computazionale della simulazione. Credit: Kazuhiro D. Kanagawa, Alma (Eso/Naoj/Nra)
Le giovani stelle sono circondate da dischi protoplanetari di gas e polvere. Alma (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), uno degli array di radiotelescopi più potenti al mondo, ha osservato una grande varietà di pattern di anelli più o meno densi in questi dischi protoplanetari, e di gap tra gli anelli. Una delle possibili spiegazioni per l’origine di queste strutture risiede negli effetti gravitazionali dei pianeti che si formano nel disco, ma a oggi le osservazioni di follow-up alla ricerca di pianeti vicino agli anelli sono state in gran parte infruttuose.
In un nuovo studio presentato su The Astrophysical Journal, un team formato da tre ricercatori giapponesi di altrettante università – Ibaraki University, Kogakuin University e Tohoku University – ha utilizzato il più potente supercomputer al mondo dedicato all’astronomia – Aterui II, presso l’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone – per simulare il caso di un pianeta che si allontana dal luogo in cui si è formato. I loro risultati hanno mostrato che, in un disco a bassa viscosità, un anello formatosi in corrispondenza della posizione in cui ha origine un pianeta non si muove nel momento cui il pianeta migra verso l’interno. In particolare, il team ha identificato tre fasi distinte. Nella fase I, l’anello iniziale rimane intatto mentre il pianeta si muove verso l’interno. Nella fase II, l’anello inizia a deformarsi e un secondo anello inizia a formarsi nella nuova posizione del pianeta. Nella fase III, l’anello iniziale scompare e rimane solo l’ultimo anello.
Un confronto delle tre fasi di formazione e deformazione dell’anello riscontrate nelle simulazioni su Aterui II (in alto) con esempi reali osservati da Alma (in basso). Le linee tratteggiate nella simulazione rappresentano le orbite dei pianeti e le aree grigie indicano regioni non coperte dal dominio computazionale della simulazione. Nella riga superiore, i dischi protoplanetari simulati sono mostrati da sinistra a destra all’inizio della migrazione planetaria (Fase I), durante la migrazione planetaria (Fase II) e alla fine della migrazione planetaria (Fase III). Crediti: Kazuhiro D. Kanagawa, Alma (Eso/Naoj/Nrao)
Questi risultati aiutano a spiegare perché raramente vengono osservati pianeti vicino agli anelli esterni e le tre fasi identificate nelle simulazioni corrispondono piuttosto bene ai pattern osservati negli anelli reali. Osservazioni a risoluzione più elevata da telescopi di prossima generazione, che saranno in grado di cercare meglio i pianeti vicini alla stella centrale, aiuteranno a determinare quanto bene queste simulazioni corrispondano alla realtà.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Dust Rings as a Footprint of Planet Formation in a Protoplanetary Disk”, di Kazuhiro D. Kanagawa, Takayuki Muto e Hidekazu Tanaka