Ventiquattro anni fa, Gli astronomi svizzeri Michel Mayor e Didier Queloz hanno scoperto il primo pianeta in orbita attorno a una stella simile al sole al di fuori del nostro sistema solare, una pietra miliare riconosciuta dal premio Nobel per la fisica di quest'anno. Oggi sappiamo di migliaia di piu' esopianeti, " e i ricercatori ora stanno cercando di capire quando e come si formano.

Gli esopianeti conosciuti sono certamente un gruppo eclettico. Hanno dimensioni variabili da piccoli pianeti rocciosi, come la Terra, ai giganti gassosi che sono molte volte più grandi di Giove.

Alcuni hanno orbite tortuose, mentre altri orbitano non una ma due stelle. Alcuni hanno la massa e le temperature modeste che si ritiene necessarie per sostenere la vita, mentre alcuni sono palle infernali di calore e gravità schiacciante. Alcuni esopianeti sembrano orbitare da soli alle loro stelle, mentre altri orbitano insieme a molti altri pianeti, come la Terra nel nostro sistema solare.

La stragrande maggioranza di quelli che abbiamo scoperto finora, però, sono pianeti delle dimensioni dalla Terra a Giove che orbitano molto vicino alle stelle che li ospitano, spesso più vicini di quanto Mercurio orbita attorno al sole. Gli astronomi stanno cercando di capire come siano nati questi pianeti in orbita ravvicinata studiando esempi in diversi stadi di formazione, preferibilmente precoci.

ma giovane, deboli esopianeti sono difficili da distinguere nel bagliore di una stella madre molto attiva. Come un gruppo guidato dal Dr. Jerome Bouvier presso l'Istituto di Planetologia e Astrofisica di Grenoble in Francia chiede sul suo sito web:"Hai mai provato ad ascoltare Sibelius accanto a un martello pneumatico?"

Per vedere attraverso il rumore, Il dottor Bouvier e i suoi colleghi stanno impiegando alcuni dei telescopi più potenti del mondo, come il Very Large Telescope Interferometer dell'Osservatorio europeo meridionale sul monte Paranal in Cile. Nel frattempo, simulazioni al computer di come un giovane pianeta disturba il disco di gas e polvere che circonda la sua stella nascente li aiuterà a sapere come individuare giovani esopianeti nello spazio reale.

In orbita stretta

I ricercatori sperano che il loro progetto, SPIDI, porterà alla scoperta di esopianeti in orbita stretta mentre si stanno formando, quando hanno circa un milione di anni. "Un milione di anni, che corrisponde a circa due giorni sulla scala di una vita umana, " ha detto il dottor Bouvier.

Un anno e mezzo dopo, il progetto è ancora troppo nuovo per aver prodotto risultati. Ma misurando le proprietà degli esopianeti in orbita ravvicinata nelle loro fasi infantili, i ricercatori mirano a capire come sono nati.

Il progetto probabilmente non farà luce sulla formazione di esopianeti con altri tipi di orbita, però. E il tipo di orbita è importante, perché determina le condizioni sulla superficie di un esopianeta e potenzialmente se è abitabile.

Ogni tipo di esopianeta e di orbita di esopianeti potrebbe essere studiato individualmente. Ma il professor Richard Alexander dell'Università di Leicester nel Regno Unito ritiene che studiando diversi tipi di esopianeti in orbita attorno a stelle diverse ci siano meno possibilità di perdere importanti processi che contribuiscono a creare il quadro generale della formazione planetaria.

"Per usare un'analogia molto povera:se potessi vedere solo una parte di un elefante, la sua proboscide, diciamo:finiresti per avere una comprensione degli elefanti molto diversa da quella di qualcuno che potesse vederne solo le dita, " ha detto. "Osservando diversi tipi di sistemi (esopianeti), stiamo facendo del nostro meglio per fare un passo indietro e guardare l'intero "elefante della formazione del pianeta, "piuttosto che solo una parte di esso."

Il disco di Star

In qualche modo, il modo in cui un giovane esopianeta interagisce con il disco di polvere e gas della sua stella determina il tipo di esopianeta che alla fine si formerà. Il progetto del Prof. Alexander, Piani di costruzione, comporta lo sviluppo di simulazioni al computer che prevedono l'effetto di diversi processi di formazione.

Queste simulazioni possono essere testate rispetto alle osservazioni per vedere se i processi che descrivono sono accurati.

L'approccio sta pagando. In uno studio recente, guidato dal collega del Prof. Alexander, il Dr. Dipierro presso l'Università di Leicester, UK, le simulazioni al computer hanno suggerito che un anello osservato nel disco di una stella chiamata Elias 24 è il percorso cancellato da un orbitante, non ancora identificato, pianeta gigante gassoso.

Per imparare davvero qualcosa di nuovo sulla formazione planetaria, però, i ricercatori vogliono prevedere qualcosa che non è stato ancora osservato. "Poi possiamo usare nuove osservazioni per testare direttamente la fisica, e massimizzare la comprensione che otteniamo da tutta questa nuova conoscenza, " ha detto il prof. Alessandro.

Gli astrofisici lo sanno, all'inizio, i pianeti si formano quando polvere e gas si accumulano per gravità. Ma questa prima fase della formazione del pianeta è particolarmente difficile da studiare.

Il problema è che la polvere e il gas attorno alle giovani stelle si evolvono ciascuno in modi molto complessi, e studiare come formano i pianeti insieme richiede molta esperienza e potenza di calcolo. Tradizionalmente, perciò, polvere e gas sono stati simulati come processi separati.

annodato

Ma come dice il dottor Mario Flock del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, Germania, sottolinea, i due processi non possono essere veramente separati. Ad esempio, la presenza di polvere può ridurre la turbolenza nel gas, mentre la turbolenza del gas incide sulla dimensione e la frammentazione dei grani di polvere.

In un progetto chiamato UFO, Il Dr. Flock e colleghi stanno iniziando a unire per la prima volta simulazioni di gas e polveri, descrivere accuratamente alcune delle prime fasi della formazione planetaria. La loro speranza è di spiegare alcune delle caratteristiche osservate in dischi stellari molto giovani - spirali e anelli - come impronte di granelli di polvere embrionali che si aggregano insieme.

La sfida più grande qui, dice il dottor Flock, sta trovando le giuste scale di tempo e spazio su cui gas e polvere interagiscono con la maggiore influenza. "Ciò richiede una grande esperienza in magneto-idrodinamica, coagulazione della polvere, strumenti numerici e calcolo ad alte prestazioni.

"Se riuscissimo a collegare i siti di crescita del grano e di formazione dei pianeti con le attuali osservazioni, questo sarebbe l'obiettivo più alto, " ha continuato. "Ci aiuterebbe a capire cosa sta succedendo nei sistemi che osserviamo ora".