Risolto un enigma sulla formazione dei sistemi planetari

Gli astronomi hanno osservato per la prima volta un sistema planetario in uno stadio della sua evoluzione molto affascinante e misterioso, in cui i pianeti ancora in formazione attorno alla giovane stella la aiutano a crescere. Questo giovane sistema si trova a 450 anni luce dal nostro pianeta, e gli astronomi sono riusciti a capire i meccanismi alla base di questa complessa danza gravitazionale precedentemente poco nota – tutto grazie al potentissimo occhio del telescopio ALMA, che verrà completato quest'anno.

Le giovani stelle si formano dal collasso del materiale di una densa nube di gas e polveri interstellari. Parte di questo materiale forma un disco piatto in orbita attorno alla stella. Lentamente, questo materiale si aggrega, formando i corpi che poi diventeranno i pianeti. Avendo un campo gravitazionale abbastanza forte, i pianeti ripuliscono la loro orbita di tutto il resto del materiale che non si è ancora aggregato – si tratta infatti della proprietà che nel 2006 ha escluso Plutone dalla lista dei pianeti.
Durante questo processo, anche la giovane stella attrae materiale e cresce in dimensioni e massa. Da anni, gli astronomi si chiedono come faccia questo materiale a giungere alla stella, se le orbite dei pianeti sono costantemente ripulite.
«È sempre stato un mistero, ma ora abbiamo trovato un processo che permette alla stella di continuare a crescere nonostante i buchi tra le orbite dei pianeti», ha commentato Simon Casassus dell'Università del Cile e del Millennium Nucleus for Protoplanetary Disks.
Innanzitutto, il team guidato da Casassus ha scoperto che i buchi non sono completamente vuoti, ma in realtà sono riempiti da sottili gas tra cui il monossido di carbonio. «Mentre le polveri sono quasi del tutto ripulite dalle orbite, qualche gas residuo resiste», ha aggiunto Gerrit van der Plas, sempre dell'Università del Cile.

Successivamente, l'ALMA ha rilevato fiumi di densi gas – tra cui l'HCO+ – che attraversano i buchi lasciati dai pianeti, riversando il materiale portato dalle regioni esterne del sistema in quelle interne, più vicino alla stella rispetto che ai pianeti in formazione. Gli scienziati sospettano che questi fiumi siano causati dall'attrazione gravitazionale dei pianeti in formazione.
«L'interpretazione più ovvia dei fiumi di materiale visti da ALMA è che i pianeti stiano tirando i gas verso di loro, che sono poi incanalati dalla gravità», ha continuato Casassus. «I pianeti crescono catturando parte di questo gas dal disco esterno, ma fanno un po' di confusione. Così il resto del gas supera i pianeti e entra nel disco interno, ed eventualmente cadrà sulla stella».
Il sistema planetario studiato da Casassus e il suo team è noto come HD 142527, e gli scienziati hanno calcolato che, senza i fiumi di gas, la porzione interna del disco scomparirebbe nel giro di un anno, o anche meno. Sono infatti questi fiumi a mantenere il disco interno e il tasso di crescita della stella osservato dagli scienziati.
«Le simulazioni computerizzate indicavano che tale processo doveva essere in atto, e ora l'abbiamo trovato», ha commentato Sebastian Perez.
Secondo i modelli, i pianeti di questo sistema sono investiti dai fiumi di gas. Essi sono probabilmente molto più massicci di Giove, ma la presenza dei fiumi li rende inosservabili.
Il disco interno si estendo fino a circa 10 UA, ossia dieci volte la distanza Terra-Sole. Da qui inizia il buco che contiene i pianeti e che si estende fino a 140 volte la distanza Terra-Sole. I pianeti distano circa 90 UA dalla loro stella.
«Le nuove capacità fornite da ALMA hanno reso questo studio possibile, ma questo è solo l'inizio», ha concluso Casassus.

© immagini
Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
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