Il protopianeta con due soli

Un ricercatore della Rice University ha presentato al meeting annuale dell’American Association for the Advancement of Science (AAAS) le immagini di quello che appare come un pianeta o un sistema planetario in formazione attorno a un sistema binario di stelle.

Andrea Isella, ricercatore presso il dipartimento di Fisica e Astronomia, specializzato in formazione di sistemi planetari, ha presentato le immagini del sistema binario chiamato HD 142527, osservato dal radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile.

Isella ha spiegato che conosciamo da tempo il sistema e sappiamo che è circondato da una corona di polveri e gas, ma le immagini raccolte da ALMA forniscono una risoluzione senza precedenti, consentendo un’analisi ricca di dettagli e la possibilità di risalire ai contenuti e alla meccanica del sistema. Conoscere nel dettaglio la distribuzione di materia in un sistema planetario extrasolare ci permette di ricostruire la sua storia, e di rendere più chiaro il quadro complessivo dei sistemi planetari in formazione, che ad oggi mostrano un’impressionante varietà di morfologie.

Il sistema binario HD 142527 si trova a circa 450 anni luce di distanza da noi, in direzione dell’associazione Scorpius-Centaurus, un gruppo di stelle giovani e molto brillanti, che contiene oggetti simili a HL Tau, obiettivo delle prime immagini ad alta risoluzione ottenute durante la campagna osservativa del 2014. Le immagini di HL Tau hanno rivelato la presenza di strutture ad anello nelle polveri che circondano la stella, ad indicare che la formazione di pianeti è in piena attività.

Le immagini ad alta risoluzione di HD 142527 mostrano un ampio anello attorno al sistema binario. La maggior parte dell’anello è costituito da gas, tra cui monossido di carbonio, mentre l’enorme arco che copre quasi un terzo del sistema stellare è composto da polvere e ghiaccio. «Nella regione in cui il colore rosso è più intenso, la densità di polvere raggiunge il suo massimo», spiega Isella. «E dove troviamo un denso grumo di polvere, le molecole di monossido di carbonio scompaiono».

Isella e dei suoi colleghi ritengono che le molecole di gas si congelino nella polvere. «La temperatura è così bassa che il gas si trasforma in ghiaccio e si attacca ai grani», aggiunge Isella. «Questo è importante per la formazione dei pianeti, poiché la polvere ha bisogno di accumularsi per formare un corpo sempre più grande e attirare sempre più rocce e gas per attrazione gravitazionale.

«Se si cerca di fondere due pezzi di roccia facendoli collidere, si scopre che non è un processo efficace», spiega Isella. «Se invece si fanno collidere due palle di neve, la fusione è molto più probabile. Così, quando si forma un involucro di ghiaccio attorno ai grani, aumenta la loro capacità di unirsi a formare un corpo più massiccio».

Isella ha aggiunto che la forma a mezzaluna della nube di polvere potrebbe essere il risultato del campo gravitazionale peculiare del sistema binario. Fino a pochi anni fa gli astronomi ritenevano improbabile che potessero formarsi e sopravvivere pianeti all’interno di sistemi binari. «Secondo la teoria, difficilmente avrebbero trovato un’orbita stabile. La maggior parte dei pianeti si sarebbero dispersi nello spazio o sarebbero caduti su una delle due stelle ospiti. L’osservazione di sistemi come HD 142527 è una grande opportunità per studiare i processi fisici che regolano la formazione di pianeti all’interno di sistemi binari».

C’è grande attesa per la grande mole di dati raccolti da ALMA e altri radiotelescopi di ultima generazione, che sono in grado di raccogliere immagini ad alta risoluzione di oggetti stellari oscurati alla vista dei telescopi ottici dalla presenza di gas e polveri.

Isella e i suoi colleghi hanno intenzione di analizzare anche le altre immagini dei sistemi tipo HL Tau. «Abbiamo osservato questi oggetti per almeno 20 anni», dice Isella. «Ci sono da qualche centinaia a qualche migliaio di sorgenti da poter puntare di nuovo con ALMA. Stiamo cominciando con quelle più brillanti, perché sono le più facili da osservare».

«HL Tau è l’oggetto più luminoso di questo tipo nel cielo, ed è stato studiato in grande dettaglio, tanto che è poi stato utilizzato per calibrare lo strumento. Ma anche in questo caso, la forma trovata per gli anelli era completamente inaspettata.

«Questo è il bello di ALMA», conclude Isella. «Ogni volta che raccoglie nuovi dati, è come aprire un regalo di Natale: non sai mai cosa c’è dentro».

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