Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Higuchi et al.

Introduzione

Gli astronomi che utilizzano l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno trovato una giovane stella circondata da una sorprendente massa di gas. La stella, chiamata 49 Ceti, ha 40 milioni di anni e le teorie convenzionali sulla formazione del pianeta prevedono che il gas avrebbe dovuto scomparire entro quell’età. La grande quantità enigmatica di gas richiede una riconsiderazione della nostra attuale comprensione della formazione del pianeta.

La formazione dei pianeti

I pianeti si formano in dischi di polveri e gas chiamati dischi protoplanetari presenti attorno a giovani stelle. Le particelle di polvere si aggregano insieme per formare pianeti simili alla Terra o per diventare i nuclei di pianeti più massicci raccogliendo grandi quantità di gas dal disco per formare pianeti giganti gassosi simili a Giove.

Secondo le attuali teorie, col passare del tempo il gas nel disco viene o incorporato nei pianeti o spazzato via dalla pressione della radiazione dalla stella centrale. Alla fine, la stella è circondata da pianeti e un disco di detriti polverosi. Questo disco polveroso, chiamato disco di detriti, implica che il processo di formazione del pianeta è quasi terminato.

I dubbi nati dalle recenti osservazioni

I recenti progressi nei radiotelescopi hanno fatto sorgere non pochi dubbi in questo campo. Gli astronomi hanno scoperto che diversi dischi di detriti possiedono ancora una certa quantità di gas. Se il gas rimane a lungo nei dischi di detriti, i semi planetari potrebbero avere abbastanza tempo e materiale per evolversi in pianeti giganti come Giove. Pertanto, il gas in un disco di detriti influisce sulla composizione del sistema planetario risultante.

Dopo 100 ore di osservazioni sul telescopio ASTE, abbiamo trovato gas composto da atomi di carbonio nel disco di detriti intorno a 49 Ceti“, afferma Aya Higuchi, astronoma presso National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) . ASTE è un radiotelescopio di 10 m di diametro in Cile gestito da NAOJ. “Come estensione naturale, abbiamo utilizzato ALMA per ottenere una visione più dettagliata e questo ci ha dato un’altra sorpresa. Il gas di carbonio intorno a 49 Ceti si è rivelato 10 volte più abbondante della nostra stima precedente“.

Grazie all’alta risoluzione di ALMA, il team ha rivelato per la prima volta la distribuzione spaziale degli atomi di carbonio in un disco di detriti. Gli atomi di carbonio sono distribuiti più ampiamente del monossido di carbonio, le seconde molecole più abbondanti intorno alle giovani stelle, le molecole di idrogeno sono le più abbondanti. La quantità di atomi di carbonio è così grande che il team ha persino rilevato deboli onde radio da una forma più rara di carbonio, 13C. Questa è la prima rilevazione dell’emissione 13C a 492 GHz in qualsiasi oggetto astronomico, che di solito è nascosto dietro l’emissione di 12C normali.

“La quantità di 13° C è solo l’1% di 12 ° C, quindi il rilevamento di 13° C nel disco di detriti è stato del tutto inaspettato”, afferma Higuchi. “È evidente che 49 Ceti ha una quantità sorprendentemente grande di gas”.

Qual è l’origine del gas? I ricercatori hanno suggerito due possibilità. Uno è che è il gas residuo che è sopravvissuto al processo di dissipazione nella fase finale della formazione del pianeta. La quantità di gas intorno a 49 Ceti è, tuttavia, paragonabile a quella attorno a stelle molto più giovaninella fase di formazione attiva del pianeta. Non ci sono modelli teorici per spiegare quanto gas avrebbe potuto persistere per così tanto tempo. L’altra possibilità è che il gas sia stato rilasciato dalle collisioni di piccoli corpi come le comete. Ma il numero di collisioni necessarie per spiegare la grande quantità di gas intorno a 49 Ceti è troppo grande secondo le attuali teorie. I risultati attuali di ALMA spingono a riconsiderare i modelli di formazione dei pianeti.

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