Straordinari Dischi Scolpiti da Giovani Pianeti

Nuove, nitide osservazioni hanno rivelato strutture sorprendenti nei dischi di formazione planetaria attorno a giovani stelle. Lo strumento SPHERE, montato sul Very Large Telescope dell’ESO, ha reso possibile osservare le complesse dinamiche di giovani sistemi planetari, incluso un sistema che si sta sviluppando in real-time.

I risultati pubblicati recentemente da tre team di astronomi evidenziano le impressionanti capacità di SPHERE nel riprendere il modo in cui i pianeti scolpiscono i dischi da cui si formano, mostrando le complessità dell’ambiente in cui nascono nuovi mondi. L’esplosione del numero di esopianeti conosciuti negli ultimi anni ha reso il loro studio uno dei campi più attivi della moderna astronomia.

È noto che i pianeti si formano da vasti dischi di gas e polveri che circondano stelle neonate, noti come dischi protoplanetari, che possono estendersi per migliaia di milioni di chilometri. Nel corso del tempo le particelle in questi dischi collidono, si combinano tra loro ed eventualmente crescono fino a formare corpi di dimensione planetaria. Tuttavia, i dettagli più fini dell’evoluzione di questi dischi rimangono misteriosi.

Lo strumento SPHERE fornisce un metodo potente per per ottenere immagini dirette dei dettagli dei dischi. L’interazione tra dischi protoplanetari e pianeti in crescita può modellare i dischi in varie forme: vasti anelli, bracci di spirale o vuoti in ombra. Queste forme sono di particolare interesse dal momento che deve essere ancora trovato un nesso inequivocabile tra le strutture e i pianeti che le scolpiscono. Per fortuna le capacità particolari di SPHERE rendono possibile osservare direttamente queste straordinarie formazioni nei dischi.

Per esempio, RX J1615 è una giovane stella che si trova nella costellazione dello Scorpione, a 600 anni luce dalla Terra. Un team guidato da Jos de Boer del Leiden Observatory nei Paesi Bassi ha individuato un complesso sistema di anelli concentrici che circondano la stella neonata e che formano una struttura simile ad una versione titanica degli anelli attorno a Saturno. Immagini come queste, che presentano una scultura intricata di anelli, sono state ottenute ben poche volte e, cosa assai interessante, sembra che il sistema abbia un’età di soli 1,8 milioni di anni. Il disco mostra indizi della presenza di pianeti ancora nel processo di formazione.

L’età del disco protoplanetario appena individuato rende RX J1615 un sistema straordinario, dal momento che la maggior parte degli esempi rilevati finora sono piuttosto vecchi o evoluti. Il risultato inatteso di De Boer è stato rapidamente condiviso dalle scoperte di un team guidato da Christian Ginski del Leiden Observatory, che ha osservato la giovane stella HD 97048, localizzata nella costellazione del Camaleonte a 500 anni luce dalla Terra. Attraverso analisi minuziose hanno scoperto che anche il giovane disco attorno a questa stella è formato da anelli concentrici. La simmetria di questi due sistemi è un risultato sorprendente, perché la maggior parte dei sistemi protoplanetari contiene una moltitudine di bracci di spirale asimmetrici, vuoti e vortici. Queste scoperte aumentano significativamente il numero di sistemi conosciuti con anelli multipli dall’elevato grado di simmetria.

Un esempio particolarmente spettacolare di disco asimmetrico, più comune, è stato catturato da un gruppo di astronomi guidato da Tomas Stolker dell’Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Paesi Bassi. Questo disco circonda la stella HD 135344B, a circa 450 anni luce di distanza. Sebbene questa stella sia stata ben studiata nel passato, SPHERE ha permesso al team di osservare il disco protoplanetario col maggior dettaglio di sempre. Si ritiene che la vasta cavità centrale e le due evidenti strutture simili a bracci di spirale siano state create da uno o più massicci protopianeti, destinati a diventare mondi simili a Giove.

In aggiunta, sono state osservate quattro strisce scure, apparentemente ombre dovute al movimento di materiale all’interno del disco di HD 135344B. È davvero notevole il fatto che una di queste bande sia cambiata in modo considerevole durante i mesi intercorsi tra i periodi di osservazione: un raro esempio di evoluzione planetaria osservata in tempo reale, il che suggerisce che i cambiamenti nelle regioni interne del disco non possono essere rilevate direttamente da SPHERE. Oltre a regalarci belle immagini, queste ombre tremolanti forniscono un modo unico di sondare le dinamiche dell’interno del disco.

Così come gli anelli concentrici individuati da de Boer e Ginski, queste osservazioni del team di Stolker provano che l’ambiente complesso e mutevole dei dischi che circondano giovani stelle può ancora riservarci sorprendenti nuove scoperte. Costruendo un insieme eccezionale di conoscenze sui dischi protoplanetari, questi team di scienziati stanno avvicinandosi alla comprensione del modo in cui i pianeti modellano i dischi da cui si formano, e pertanto alla comprensione della formazione stessa dei pianeti.

[ Barbara Bubbi ]

http://www.eso.org/public/news/eso1640/
Credit ESO