Quand’è che è possibile iniziare a cogliere i primi segni di un pianeta in formazione attorno a una giovane stella? Per capirlo, un team di ricerca guidato da Ayumu Shoshi dell’Università di Kyushu e dell’Academia Sinica ha rianalizzato i dati presenti nell’archivio di Alma relativi a 78 dischi protoplanetari nella regione di formazione stellare di Ofiuco, a 460 anni luce di distanza da noi, utilizzando una tecnica – nota come super-resolution imaging with sparse modeling (imaging a super risoluzione con modellazione sparsa) – in grado di aumentare a posteriori la risoluzione delle immagini. Oltre la metà delle immagini prese in esame hanno così raggiunto una risoluzione oltre tre volte superiore a quella di partenza, come si può vedere dall’animazione qui sotto. E da quello che le immagini mostrano emerge che i segnali di formazione planetaria attorno a stelle neonate potrebbero apparire prima del previsto.
Le immagini dei dischi protoplanetari nella regione di formazione stellare di Ofiuco a confronto, con e senza il ricorso alla tecnica di imaging a super risoluzione con modellazione sparsa. La risoluzione di ciascuna immagine è indicata dall’ellisse bianca in basso a sinistra di ogni riquadro: più l’ellisse è piccola, più la risoluzione è elevata. La linea bianca in basso a destra indica invece la scala e corrisponde a 30 unità astronomiche. Lo stadio evolutivo delle procede da sinistra a destra. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), A. Shoshi et al.
I pianeti si formano in dischi composti da gas e polvere molecolare a bassa temperatura – i dischi protoplanetari – che si trovano attorno alle protostelle, stelle ancora in fase di formazione. I pianeti nascenti sono troppo piccoli per essere osservati direttamente, ma la loro gravità può dare origine a strutture come anelli o spirali – strutture che è possibile distinguere, queste sì, nel disco protoplanetario. Tuttavia, a causa del numero limitato di dischi protoplanetari sufficientemente vicini alla Terra da poter essere osservati ad alta risoluzione, è difficile risalire a quando queste strutture sono apparse per la prima volta.
È proprio per superare queste limitazioni che gli autori dello studio hanno fatto ricorso all’imaging a super risoluzione. Il metodo di imaging adottato consente la ricostruzione dell’immagine partendo da un presupposto più accurato rispetto all’approccio convenzionale comunemente usato in radioastronomia, permettendo così di arrivare a una risoluzione più elevata pur utilizzando gli stessi dati osservativi. In questo studio, in particolare, è stato utilizzato un software di pubblico dominio chiamato Priism (Python module for Radio Interferometry Imaging with Sparse Modeling), sviluppato da un team di ricerca giapponese.
Le nuove immagini ad alta risoluzione così ottenute mostrano strutture ad anello o a spirale in 27 dei 78 dischi analizzati. Combinando il nuovo campione con precedenti studi su una diversa regione di formazione stellare, gli autori dello studio hanno scoperto che le sottostrutture caratteristiche presenti nel disco emergono – in dischi più grandi di 30 unità astronomiche (un’unità astronomica è la distanza tra la Terra e il Sole) attorno a stelle nelle fasi iniziali della formazione stellare – appena poche centinaia di migliaia di anni dopo la nascita della stella. Ciò suggerisce che i pianeti inizino a formarsi in una fase molto più precoce di quanto si pensasse in precedenza, quando il disco possiede ancora abbondanti gas e polveri. In altre parole, concludono gli autori, i pianeti crescono insieme alle loro giovanissime stelle ospiti.
Per saperne di più:
- Leggi su Publications of the Astronomical Society of Japan l’articolo “ALMA 2D super-resolution imaging survey of Ophiuchus Class I/flat spectrum/II disks. I. Discovery of new disk substructures Open Access”, di Ayumu Shoshi, Masayuki Yamaguchi, Takayuki Muto, Naomi Hirano, Ryohei Kawabe, Takashi Tsukagoshi e Masahiro N Machida