LO STUDIO È STATO PUBBLICATO SU THE ASTROPHYSICAL JOURNAL

L’alba di nuovi pianeti in un sistema stellare binario

Dall’analisi di tre decenni di dati, gli astronomi sono riusciti a osservare, con un dettaglio senza precedenti, materiale primordiale che potrebbe dare vita a tre sistemi planetari attorno a un sistema stellare binario. Grazie ad Alma e al Vla, hanno analizzato la composizione del gas e delle polveri, identificando quasi trenta diverse molecole attorno a entrambe le protostelle del sistema

     11/03/2022
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Osservazioni di Alma dei dischi di polvere intorno a Svs13. Crediti: Ana Karla Díaz-Rodríguez e Guillem Anglada

Basandosi sui risultati ottenuti in tre decenni, un gruppo internazionale di scienziati ha studiato una coppia di stelle in orbita l’una attorno all’altra, riuscendo a rivelare dischi di gas e polvere che la circondano. Lo studio, pubblicato ieri su The Astrophysical Journal, mostra che il materiale all’interno dei dischi appena scoperti potrebbe rappresentare l’inizio di nuovi sistemi planetari, che in futuro orbiteranno attorno a queste stelle.

Si tratta del sistema binario Svs 13, costituito da due “embrioni” stellari con una massa totale simile a quella del Sole, a circa 980 anni luce di distanza nella nube molecolare di Perseo. Non troppo distante da noi, quindi. Questa vicinanza ha contribuito a ottenere la migliore descrizione a oggi disponibile di un sistema binario in formazione.

I modelli di formazione planetaria suggeriscono che i pianeti si formino dalla lenta aggregazione di ghiaccio e particelle di polvere nei dischi protoplanetari attorno a stelle in formazione. Solitamente questi modelli considerano solo stelle singole, come il Sole. Tuttavia, la maggior parte delle stelle forma sistemi binari, in cui due stelle ruotano attorno a un centro comune. Si sa ancora molto poco su come nascano i pianeti attorno a questi importanti sistemi di stelle, in cui l’interazione gravitazionale tra le due stelle gioca un ruolo essenziale. «I nostri risultati hanno rivelato che ogni stella ha un disco di gas e polvere attorno a sé e che, inoltre, si sta formando un disco più grande attorno a entrambe le stelle», spiega Ana Karla Díaz-Rodríguez, ricercatrice dell’Instituto de Astrofísica de Andalucía (Iaa-Csic) e dello Uk Alma Regional Center (Uk-Arc) presso l’Università di Manchester. «Questo disco esterno mostra una struttura a spirale che alimenta la materia nei singoli dischi, e in tutti loro potrebbero formarsi in futuro sistemi planetari. Questa è una chiara prova della presenza di dischi attorno a entrambe le stelle e dell’esistenza di un disco comune in un sistema binario».

Il lavoro ha permesso di studiare la composizione di gas, polveri e materia ionizzata nel sistema. Inoltre, sono state identificate quasi trenta diverse molecole attorno a entrambe le protostelle, comprese tredici molecole organiche complesse precursori della vita (sette delle quali rilevate per la prima volta in questo sistema). «Ciò significa che quando i pianeti inizieranno a formarsi attorno a questi due soli, i mattoni della vita saranno lì», afferma Díaz-Rodríguez.

Visione schematica della configurazione geometrica e cinematica del sistema binario SVS 13, con il suo materiale circumbinario. I colori rosso e blu rappresentano lo spostamento di velocità del gas rispetto alla velocità del sistema, con indicato l’asse del momento angolare. Crediti: Diaz-Rodriguez et al

Il team scientifico ha utilizzato le osservazioni di Svs 13 ottenute dal Very Large Array (Vla) in trent’anni, insieme a nuovi dati dell’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma). In questo lungo periodo, ha seguito il movimento di entrambe le stelle, il che ha permesso di tracciare la loro orbita e di definire la geometria e l’orientamento del sistema, insieme a molti parametri fondamentali, come la massa delle protostelle, la massa dei dischi e la loro temperatura. Le due stelle del sistema sono molto vicine tra loro, a circa novanta volte la distanza della Terra dal Sole. «Questo lavoro mostra come studi accurati e sistematici di giovani stelle possano fornire una visione straordinariamente dettagliata della loro struttura e proprietà», afferma Gary Fuller dell’Università di Manchester.

«All’Iaa abbiamo iniziato a studiare questo sistema venticinque anni fa. Siamo rimasti sorpresi quando abbiamo scoperto che Svs 13 era una binaria radio, perché nell’ottico si vede solo una stella. Normalmente, gli embrioni stellari vengono rilevati nel radio ma diventano visibili solo alla fine del “processo di gestazione”. È stato molto strano scoprire una coppia di stelle gemelle in cui una sembrava essersi evoluta molto più velocemente dell’altra. Abbiamo progettato diversi esperimenti per ottenere maggiori dettagli e per scoprire se in tal caso una delle due stelle potrebbe formare pianeti. Ora abbiamo visto che entrambe le stelle sono molto giovani e che entrambe possono formare pianeti», conclude Guillem Anglada, ricercatore dell’Iaa-Csic.

Svs 13 ha suscitato un dibattito molto intenso nella letteratura scientifica, poiché alcuni studi lo considerano estremamente giovane e altri lo considerano in una fase successiva. Questo nuovo studio – probabilmente lo studio più completo di un sistema stellare binario in formazione – non solo fa luce sulla natura delle due protostelle e del loro ambiente, ma fornisce anche parametri cruciali per testare simulazioni numeriche delle prime fasi di formazione dei sistemi binari e multipli.

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