Come si formano i pianeti attorno alle stelle? A questa domanda cerca di rispondere un nuovo studio condotto da un team internazionale di astronomi, tra cui i ricercatori dell’Università dell’Arizona, dell’Universidad de Chile e della Statale di Milano. Il lavoro è frutto di un programma osservativo condotto con Alma, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array dell’Eso, uno dei radiotelescopi più potenti al mondo. Il progetto, denominato Age-Pro (Alma Survey of Gas Evolution of Protoplanetary Disks), ha osservato trenta dischi protoplanetari attorno a stelle simili al Sole, di diverse età evolutive, per misurare la massa del gas presente nei dischi stessi, con l’obiettivo di capire come si modificano nel tempo le quantità di gas e polvere, i due ingredienti fondamentali per la nascite dei pianeti.
Rappresentazione artistica di un disco in cui si stanno formando pianeti, simile ai trenta osservati nell’ambito del programma Age-Procon Alma. La durata del gas nel disco determina i tempi della crescita planetaria. Crediti: Nsf/Aui/Nsf Nrao/S. Dagnello
Se in passato le osservazioni dei dischi condotte con Alma si erano concentrate quasi esclusivamente sull’evoluzione della polvere, Age-Pro si è spinto oltre, osservando anche il gas. «Osservare il gas è molto più difficile, richiede tempi di osservazione molto più lunghi, ed è per questo che è necessario un programma ampio come il nostro per ottenere un campione statisticamente significativo», spiega una dei tre co-investigatori principali di Age-Pro, Ilaria Pascucci, professoressa di scienze planetarie all’Università dell’Arizona.
I risultati, riportati in ben dodici articoli in uscita su un numero speciale di The Astrophysical Journal, mostrano per la prima volta che il gas nei dischi protoplanetari si dissipa molto più rapidamente della polvere. Con l’invecchiamento dei dischi, gas e polvere vengono infatti consumati a ritmi diversi e il rapporto di massa gas/polvere cambia nel tempo: la polvere tende a rimanere nel disco per periodi più lunghi, mentre il gas si disperde prima rapidamente e poi in modo più graduale. In altre parole, i dischi protoplanetari perdono gran parte del loro gas quando ancora sono giovani.
Infografica del progetto Age-Pro. Crediti: Age-Pro collaboration, C. Agurto-Gangas 2025
La scoperta più sorprendente, pero, è che, sebbene la maggior parte dei dischi si dissolva dopo pochi milioni di anni, quelli che sopravvivono contengono più gas del previsto. Questo suggerisce che i pianeti gassosi come Giove abbiano meno tempo per formarsi rispetto a quelli rocciosi. Inoltre, è emerso che il rapporto tra gas e polvere rimane relativamente costante in dischi di dimensioni diverse, mentre la letteratura suggeriva che i dischi più piccoli potessero perdere il loro gas più rapidamente.
Age-Pro ha osservato tre regioni di formazione stellare con età comprese tra 1 e 6 milioni di anni: Ofiuco, la più giovane; Lupo, con un’età compresa tra 1 e 3 milioni di anni; e Scorpione Superiore, la più antica del campione. Grazie all’elevata sensibilità di Alma, è stato possibile rilevare i segnali emessi da molecole traccianti del gas e della polvere, fra le quali – oltre al monossido di carbonio – lo ione diazenilio (N2H+), uno ione utilizzato come indicatore dell’azoto gassoso nelle nubi interstellari. Ciò ha permesso di seguire i dischi attraverso le varie fasi della loro evoluzione, dalla formazione iniziale alla dispersione finale. Il risultato è una libreria di riferimento completa di osservazioni spettroscopiche per un ampio campione di dischi in diverse fasi evolutive, che costituirà una risorsa preziosa per gli studi futuri sulla formazione planetaria.
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