A 63 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Pittore, c’è un sistema planetario che continua a sorprendere gli astronomi. La stella al centro del sistema è Beta Pictoris, la seconda più luminosa della costellazione: un astro con una massa pari a 1,79 volte quella del Sole e una luminosità circa otto volte superiore. Attorno a essa orbitano tre pianeti già confermati: β Pic b, β Pic c e β Pic d. Ma è per un’altra presenza che il sistema ha catturato l’attenzione dei ricercatori.
Illustrazione artistica del disco di detriti di Beta Pictoris, visto di taglio come appare dalla Terra. Gas e polveri del disco circumstellare sono rappresentati in arancione, mentre il disco secondario, già individuato in precedenza, è raffigurato come una struttura biancastra al di sotto del piano del disco principale. A destra si distingue la “coda di gatto”, la nube di detriti dalla caratteristica forma che ricorda la coda di un felino, che si estende lontano nello spazio. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, Ralf Crawford (Stsci)
Nel 2024 Beta Pictoris è finita sotto i riflettori grazie alle osservazioni nell’infrarosso del telescopio spaziale James Webb, che ne ha svelato una singolare struttura: una nube di polveri estesa per diversi miliardi di chilometri al di sopra del piano del suo disco circumstellare. Parte di un disco secondario di detriti, la struttura è stata ribattezzata dagli astronomi “Cat’s Tail”, ovvero “coda di gatto”, per la sua caratteristica forma che ricorda quella di una coda felina.
Ora, grazie a nuove osservazioni del telescopio spaziale Hubble e all’analisi di dati d’archivio, un gruppo di astronomi guidati dall’Università dell’Arizona ha svelato nuovi dettagli sulla natura di questa “appendice”, raccogliendo ulteriori indizi a sostegno della sua probabile origine. I risultati dello studio sono stati pubblicati questo mese su The Astrophysical Journal Letters.
«Pensiamo che la “coda di gatto” sia il risultato di una collisione tra corpi di grandi dimensioni, paragonabili a Plutone», spiega Arin Avsar, ricercatore all’Università dell’Arizona e primo autore dello studio. «Curiosamente, questa struttura era stata osservata in precedenza soltanto con il telescopio spaziale James Webb, sensibile alla luce infrarossa, mentre risultava invisibile a lunghezze d’onda più corte. Un comportamento che per diverso tempo ha lasciato perplessa la comunità scientifica».
La risposta a questo enigma era nascosta nella sua composizione. «Pensiamo che finora la “coda di gatto” sia sfuggita alle nostre osservazioni nella luce visibile a causa della sua composizione», chiarisce Avsar. «È infatti costituita quasi interamente da quello che chiamiamo materiale organico refrattario, composto in gran parte da carbonio. Queste lunghe catene di atomi di carbonio assorbono la luce visibile, rendendo il materiale molto scuro».
Ma torniamo alla ricerca. Nello studio in questione, combinando le immagini di Hubble con i dati nell’infrarosso del James Webb Space Telescope, e ricorrendo a simulazioni al computer, il gruppo di ricerca è riuscito a ricostruire la struttura tridimensionale della “coda di gatto”, rivelandone caratteristiche geometriche inattese.
Sulla base di studi precedenti, gli astronomi ritenevano che la “coda di gatto” avesse origine nel disco di detriti che circonda Beta Pictoris e si estendesse per centinaia di unità astronomiche in profondità nello spazio, allontanandosi dalla Terra e proiettandosi oltre il disco. Le nuove osservazioni suggeriscono tuttavia altro.
«Abbiamo scoperto che, invece di estendersi per mille unità astronomiche dietro la stella, la “coda di gatto” potrebbe svilupparsi lateralmente rispetto alla nostra linea di vista, senza una vera e propria estensione in profondità», spiega Avsar. «La struttura si trova sostanzialmente sullo stesso piano della stella nella volta celeste, estendendosi solo in parte dietro di essa».
Le osservazioni indicano inoltre che la vasta nube di polvere è composta da granelli di pochi micrometri, estremamente porosi. Una caratteristica insolita, che solleva un interrogativo.
Secondo le ipotesi formulate dagli scienziati, la “coda di gatto” sarebbe il risultato di un evento di collisione tra due grandi planetesimi avvenuto circa cento anni fa; praticamente ieri termini astronomici. La domanda che si sono posti i ricercatori è: come può un simile evento produrre grani di polvere con le caratteristiche osservate?
Una possibile spiegazione risiede nelle condizioni estreme in cui sarebbe avvenuta la collisione. Secondo Kevin Wagner, ricercatore all’Università dell’Arizona e coautore dello studio, «è possibile che le velocità raggiunte durante l’impatto fossero così elevate da vaporizzare i granelli di carbonio, trasformandoli in gas. Raffreddandosi, il gas potrebbe poi essersi ricondensato, dando origine a granelli estremamente porosi».
Utilizzando il telescopio Hubble con lo strumento Space Telescope Imaging Spectrograph (Stis) in modalità coronografica, il team ha inoltre individuato una nuova caratteristica dell’alone di polveri che circonda la stella. Si tratta di una deformazione; una prominente distorsione che secondo i ricercatori sarebbe causata dall’interazione del disco con uno dei tre pianeti del sistema, Beta Pictoris b, un gigante gassoso con una massa pari a circa dieci volte quella di Giove.
«Questo risultato fornisce un’ulteriore prova di come i pianeti giganti influenzino le comete attraverso la loro enorme attrazione gravitazionale. È una dimostrazione di quanto questi pianeti massicci possano influenzare i corpi ghiacciati e le polveri circostanti, fino a distanze di centinaia di unità astronomiche», sottolinea Avsar.
Lo studio offre nuovi spunti per comprendere l’evoluzione del Sistema solare. Quando la fascia di Kuiper aveva appena venti milioni di anni, potrebbe essere stata molto più popolata di oggi, con centinaia di corpi delle dimensioni di Plutone. L’azione gravitazionale dei pianeti giganti potrebbe aver modificato le orbite di molti di questi oggetti, espellendone alcuni dal Sistema solare e contribuendo a ridisegnare le regioni più esterne. Secondo i ricercatori, osservare processi analoghi nel sistema di Beta Pictoris potrebbe aiutare a ricostruire le dinamiche che hanno plasmato anche il nostro sistema planetario.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Deep HST/STIS Coronagraphic Imaging of the β Pictoris Debris Disk: On the Scattered Light Component of the Cat’s Tail” di Arin M. Avsar, Kevin Wagner, Dániel Apai, Isabel Rebollido, Antranik A. Sefilian, Marshall D. Perrin, Christopher C. Stark, Gabriel Weible e András Gáspár
Guarda l’animazione della formazione della nube di detriti sul canale YouTube dello Stsci: