I misteri inquietanti nell'universo possono essere traditi da semplici ombre. La meraviglia di un'eclissi solare è prodotta dall'ombra della luna, e oltre 1, 000 pianeti intorno ad altre stelle sono stati catalogati dall'ombra che proiettano quando passano davanti alla loro stella madre. Gli astronomi furono sorpresi di vedere un'enorme ombra che attraversava un disco di polvere e gas che circondava un vicino, giovane stella. Hanno una vista dall'alto del disco, perché è inclinato faccia a terra, e l'ombra percorre il disco come le lancette che si muovono intorno a un orologio. Ma, a differenza delle lancette di un orologio, l'ombra impiega 16 anni per compiere una rotazione.

Hubble ha 18 anni di osservazioni della stella, chiamato TW Hydrae. Perciò, gli astronomi potrebbero assemblare un filmato time-lapse della rotazione dell'ombra. Spiegarlo è un'altra storia. Gli astronomi pensano che un pianeta invisibile nel disco stia facendo un lavoro pesante tirando gravitazionalmente il materiale vicino alla stella e deformando la parte interna del disco. il contorto, disco interno disallineato proietta la sua ombra sulla superficie del disco esterno. TW Hydrae risiede a 192 anni luce di distanza e ha circa 8 milioni di anni.

La ricerca di pianeti intorno ad altre stelle è un affare complicato. Sono così piccoli e deboli che è difficile individuarli. Ma un possibile pianeta in un vicino sistema stellare potrebbe tradire la sua presenza in un modo unico:con un'ombra che sta attraversando la superficie di un vasto disco di gas e polvere a forma di pancake che circonda una giovane stella.

Il pianeta stesso non sta gettando l'ombra. Ma sta facendo un po' di lavoro pesante tirando gravitazionalmente il materiale vicino alla stella e deformando la parte interna del disco. il contorto, disco interno disallineato proietta la sua ombra sulla superficie del disco esterno.

Un team di astronomi guidato da John Debes dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland, diciamo che questo scenario è la spiegazione più plausibile per l'ombra che hanno individuato nel sistema stellare TW Hydrae, situato a 192 anni luce di distanza nella costellazione dell'Idra, noto anche come il serpente d'acqua femminile. La stella ha circa 8 milioni di anni ed è leggermente meno massiccia del nostro sole. I ricercatori hanno scoperto il fenomeno analizzando 18 anni di osservazioni d'archivio prese dal telescopio spaziale Hubble della NASA.

"Questo è il primissimo disco in cui abbiamo così tante immagini in un periodo di tempo così lungo, permettendoci quindi di vedere questo interessante effetto, " Ha detto Debes. "Questo ci fa sperare che questo fenomeno ombra possa essere abbastanza comune nei giovani sistemi stellari".

Debes presenterà i risultati del suo team il 7 gennaio al meeting invernale dell'American Astronomical Society a Grapevine, Texas.

Il primo indizio di Debes sul fenomeno fu una luminosità nel disco che cambiava con la posizione. Gli astronomi che utilizzavano lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble hanno notato per la prima volta questa asimmetria di luminosità nel 2005. Ma avevano solo una serie di osservazioni, e non poteva prendere una determinazione definitiva sulla natura della caratteristica del mistero.

Cercando nell'archivio, Il team di Debes ha messo insieme sei immagini di diverse epoche. Le osservazioni sono state effettuate dallo STIS e dalla Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) di Hubble.

STIS è dotato di un coronografo che blocca la luce delle stelle entro circa 1 miliardo di miglia dalla stella, permettendo a Hubble di guardare tanto vicino alla stella quanto Saturno lo è al nostro sole. Col tempo, la struttura sembrava muoversi in senso antiorario attorno al disco, fino a, nel 2016, era nella stessa posizione delle immagini scattate nel 2000.

Questo periodo di 16 anni ha lasciato perplessi i ricercatori. Inizialmente pensavano che la funzione fosse parte del disco, ma il breve periodo significava che la funzione si stava muovendo troppo velocemente per essere fisicamente nel disco. Secondo le leggi di gravità, i dischi ruotano a velocità glaciali. Le parti più esterne del disco TW Hydrae impiegherebbero secoli per completare una rotazione.

"Il fatto che ho visto lo stesso movimento a oltre 10 miliardi di miglia dalla stella è stato piuttosto significativo, e mi ha detto che stavo vedendo qualcosa che era impresso sul disco esterno piuttosto che qualcosa che stava accadendo direttamente nel disco stesso, " Ha detto Debes. "La migliore spiegazione è che la caratteristica è un'ombra che si muove sulla superficie del disco."

Il team di ricerca ha concluso che qualunque cosa stesse creando l'ombra doveva trovarsi in profondità all'interno del disco largo 41 miliardi di miglia, così vicino alla stella che non può essere ripreso da Hubble o da qualsiasi altro telescopio odierno. Il modo più probabile per creare un'ombra è avere un disco interno inclinato rispetto al disco esterno. Infatti, osservazioni submillimetriche di TW Hydrae da parte dell'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Cile hanno suggerito una possibile deformazione nel disco interno.

Ma cosa causa la deformazione dei dischi? "Lo scenario più plausibile è l'influenza gravitazionale di un pianeta invisibile, che sta tirando il materiale fuori dal piano del disco e torcendo il disco interno, " Ha spiegato Debes. "Il disco disallineato è all'interno dell'orbita del pianeta."

Dato il periodo relativamente breve di 16 anni dell'ombra in movimento simile a un orologio, si stima che il pianeta sia a circa 100 milioni di miglia dalla stella, circa quanto la Terra è dal sole. Il pianeta avrebbe all'incirca le dimensioni di Giove per avere una gravità sufficiente per estrarre il materiale dal piano del disco principale. L'attrazione gravitazionale del pianeta fa oscillare il disco, o precesso, intorno alla stella, dando all'ombra il suo periodo di rotazione di 16 anni.

Recenti osservazioni di TW Hydrae di ALMA in Cile aggiungono credibilità alla presenza di un pianeta. ALMA ha rivelato una lacuna nel disco a circa 9 milioni di miglia da TW Hydrae. Un divario è significativo, perché potrebbe essere la firma di un pianeta invisibile che sta cancellando un percorso nel disco.

Questo nuovo studio di Hubble offre un modo unico per cercare i pianeti nascosti nella parte interna del disco e sondare ciò che sta accadendo molto vicino alla stella, che non è raggiungibile nell'imaging diretto dagli attuali telescopi. "Ciò che è sorprendente è che possiamo imparare qualcosa su una parte invisibile del disco studiando la regione esterna del disco e misurando il movimento, Posizione, e il comportamento di un'ombra, " Debes ha detto. "Questo studio ci mostra che anche questi grandi dischi, le cui regioni interne sono inosservabili, sono ancora dinamici, o cambiando in modi rilevabili che non immaginavamo."