Introduzione

Un team internazionale di astronomi ha catturato quindici immagini dei bordi interni dei dischi protoplanetari situati a centinaia di anni luce di distanza. Questi dischi di polvere e gas, simili nella forma a un disco musicale, si formano attorno a giovani stelle. Le immagini fanno luce su come si formano i sistemi planetari.

Lo studio e le relative immagini sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Capire l’origine dei sistemi planetari

Illustrazione di un disco protoplanetario. (© Shutterstock)

Per capire come prendono forma i sistemi planetari, incluso il nostro, è necessario studiarne le origini. I dischi che formano i pianeti c.d. protoplanetari si formano all’unisono con la stella attorno a cui girano. I granelli di polvere nei dischi possono crescere in corpi più grandi, il che alla fine porta alla formazione di pianeti. Si ritiene che pianeti rocciosi come la Terra si formino nelle regioni interne dei dischi protoplanetari, a meno di cinque unità astronomiche (cinque volte la distanza Terra-Sole) dalla stella attorno alla quale si è formato il disco.

Essere in grado di osservare questi dischi è paragonabile a vedere un capello a dieci chilometri di distanza.

Prima di questo nuovo studio, diverse immagini di questi dischi erano state scattate con i più grandi telescopi a specchio singolo, ma questi non sono in grado di catturare i dettagli più fini. “In queste immagini, le regioni vicine alla stella, dove si formano i pianeti rocciosi, sono coperte da pochi pixel“, afferma l’autore principale Jacques Kluska di KU Leuven – Belgio. “Avevamo bisogno di visualizzare questi dettagli per essere in grado di identificare modelli che potrebbero tradire la formazione dei pianeti e caratterizzare le proprietà dei dischi“. Ciò ha richiesto una tecnica di osservazione completamente diversa. “Sono elettrizzato all’idea che per la prima volta abbiamo quindici di queste immagini”, continua Kluska.

Ricostruzione dell’immagine

Kluska e i suoi colleghi hanno creato le immagini presso l’European Southern Observatory (ESO) in Cile utilizzando una tecnica chiamata interferometria a infrarossi. Usando lo strumento PIONIER dell’ESO, hanno combinato la luce raccolta da quattro telescopi al Very Large Telescope observatory per catturare i dischi in dettaglio. Tuttavia, questa tecnica non fornisce un’immagine della fonte osservata. 

I dettagli dei dischi dovevano essere recuperati con una tecnica di ricostruzione matematica. Questa tecnica è simile a come è stata catturata la prima immagine di un buco nero. “Abbiamo dovuto rimuovere la luce della stella, in quanto ostacolava il livello di dettaglio che potevamo vedere nei dischi“, spiega Kluska.

Distinguere i dettagli alla scala delle orbite di pianeti rocciosi come Terra oppure quelli come Giove (come puoi vedere nelle immagini) – una frazione della distanza Terra-Sole – equivale a poter vedere un essere umano sulla Luna, o a distinguere un capello a una distanza di 10 km“, osserva Jean-Philippe Berger dell’Université Grenoble-Alpes, che come ricercatore principale era responsabile del lavoro con lo strumento PIONIER. “L’interferometria a infrarossi viene regolarmente utilizzata per scoprire i più piccoli dettagli di oggetti astronomici. La combinazione di questa tecnica con la matematica avanzata ci consente finalmente di trasformare i risultati di queste osservazioni in immagini“.

I dischi protoplanetari attorno alle stelle R CrA (sinistra) e HD45677 (destra), catturati con il Very Large Telescope Interferometer dell’ESO. Le orbite vengono aggiunte per riferimento. La stella ha lo stesso scopo, poiché la sua luce è stata filtrata per ottenere un’immagine più dettagliata del disco. Credits: Jacques Kluska et al.

Irregolarità

Alcuni risultati si distinguono immediatamente dalle immagini. “Puoi vedere che alcuni punti sono più luminosi o meno luminosi, come nelle immagini sopra: questo indica processi che possono portare alla formazione del pianeta. Ad esempio: potrebbero esserci instabilità nel disco che possono portare a vortici in cui il disco accumula granelli di polvere spaziale che può crescere ed evolversi in un pianeta”.

Il team farà ulteriori ricerche per identificare cosa potrebbe esserci dietro queste irregolarità. Kluska farà anche nuove osservazioni per ottenere ancora più dettagli e per assistere direttamente alla formazione del pianeta nelle regioni all’interno dei dischi che si trovano vicino alla stella. 

Inoltre, Kluska è a capo di un team che ha iniziato a studiare 11 dischi attorno ad altri tipi di stelle più vecchi, anch’essi circondati da dischi di polvere, dal momento che si pensa che potrebbero anche nascere pianeti.

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