Il fenomeno degli anelli di polvere calda, un accumulo di particelle di dimensioni submicrometriche nelle immediate vicinanze delle stelle, è stato scoperto per la prima volta al di fuori del nostro sistema solare nel 2006. Si formano così vicino alle stelle che possono raggiungere temperature fino a 1, 000 gradi Celsius. Però, le particelle di polvere sono difficili da osservare a causa delle loro piccole dimensioni, e la loro origine è ancora sconosciuta.

Per la prima volta, questo fenomeno è stato ora osservato in una nuova gamma di lunghezze d'onda con l'altissima risoluzione dello strumento MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared Spectro Scopic Experiment) presso l'Osservatorio Paranal dell'Osservatorio Europeo Meridionale (ESO) in Cile. Coinvolto anche il gruppo di lavoro Star and Planet Formation dell'Università di Kiel. I loro risultati, recentemente pubblicato sulla rivista Avvisi mensili delle lettere della Royal Astronomical Society , fornire una base centrale per ulteriori studi per spiegare il fenomeno di questi anelli di polvere.

Osservazioni uniche in una gamma di lunghezze d'onda non precedentemente accessibili

Anelli di polvere, noti anche come "dischi di polvere" o "cinture di detriti, " sono il risultato di collisioni di detriti e piccoli corpi che rimangono dopo la formazione dei pianeti, questo è noto da diversi decenni. Nel nostro sistema solare, Per esempio, tale accumulo si trova tra le orbite di Marte e Giove, la cosiddetta "cintura degli asteroidi". Però, gli anelli di polvere calda vicini alle stelle scoperti nel 2006 sono un mistero. Come potrebbero formarsi e sopravvivere per miliardi di anni nelle condizioni estreme a cui sono esposti?

Informazioni precise sulla loro struttura spaziale e composizione dei materiali potrebbero aiutare a comprendere meglio il fenomeno degli anelli di polvere calda e la loro formazione. Le osservazioni ora pubblicate con MATISSE sono un passo centrale verso questo, sperano i ricercatori. "Siamo stati in grado di osservare gli anelli di polvere calda non solo con un'alta risoluzione, ma anche nella gamma di lunghezze d'onda di circa 3 micrometri, dove questi anelli sono particolarmente luminosi, "dice Sebastian Wolf, Professore di Astrofisica e Capo del gruppo di ricerca Star and Planet Formation all'Università di Kiel. "Questa zona non era accessibile con i precedenti strumenti di osservazione e ora ci consente una visione unica di questo fenomeno".

Il gruppo di ricerca di Wolf fa parte di un consorzio internazionale di scienziati tedeschi, Francia, i Paesi Bassi e l'Austria che avevano sviluppato lo strumento di osservazione MATISSE per un periodo di dodici anni. Nel 2019, Lo strumento interferometrico nel medio infrarosso più potente al mondo è entrato in funzione presso il VLTI (Very Large Telescope Interferometer) dell'Osservatorio europeo meridionale (ESO) in Cile. È possibile utilizzare fino a quattro telescopi per registrare la radiazione infrarossa degli oggetti celesti:questo metodo di misurazione è noto come interferometria. Ciò significa che i ricercatori non ricevono immagini dirette degli oggetti, ma dalla misurazione tecnica, si possono trarre conclusioni sul loro aspetto e le loro proprietà. Combinando quattro telescopi, MATISSE raggiunge un'enorme risoluzione, che corrisponderebbe a quello di un telescopio di 200 metri. Con la precisione senza precedenti di MATISSE, sono possibili intuizioni sul primo sviluppo dei pianeti e, infine, sulla formazione del sistema solare.

Il gruppo di ricerca, che comprendeva ricercatori dell'University College di Londra, il Large Binocular Telescope Observatory di Tucson (USA) e le Università dell'Arizona, Costa Azzurra e Jena, così come Kiel, osservò la stella Kappa Tucanae. Si trova nella costellazione "Tukan, " che è visibile solo dall'emisfero australe. La stella ha circa due miliardi di anni, meno della metà del nostro Sole, e dista circa 69 anni luce dalla Terra. Sulla base dei dati ora raccolti, i ricercatori sono stati in grado di determinare l'esatta posizione dell'anello di polvere attorno a "Kappa Tucanae" e le proprietà della polvere.

I risultati consentono ulteriori ricerche sull'origine degli anelli di polvere

"Quelle informazioni sono requisiti importanti per trovare l'origine del fenomeno, " dice il dottor Florian Kirchschlager, primo autore, ex assistente di ricerca nel gruppo di Wolf e ora impiegato presso l'University College di Londra. "Siamo ovviamente particolarmente felici che questi siano anche i primi dati dello strumento ad essere stati pubblicati". Come parte della sua ricerca alla Kiel University, Kirchschlager ha effettuato lo studio di fattibilità sulle osservazioni di "Kappa Tucanae". Perché gli anelli di polvere non sono solo minuscoli in senso astronomico, ma anche relativamente deboli. "Questo è stato impegnativo, anche per MATISSE. Il fatto che le osservazioni abbiano comunque avuto successo sottolinea le potenzialità uniche dello strumento, " sottolinea il co-autore Dr. Steve Ertel, chi era un dottorato di ricerca studente nel gruppo di ricerca di Wolf e ora lavora all'Università dell'Arizona.

"I dati osservativi ora raccolti e valutati costituiscono la base per la nostra ulteriore ricerca su un modello esplicativo per gli anelli di polvere calda, "dice Lupo, vice portavoce dell'Unità di ricerca FOR 2285 "Debris Disks in Planetary Systems, " che ha sede presso l'Università Friedrich Schiller di Jena sotto la guida del professor Alexander Krivov.