Un'immagine ALMA della stella HD 163296 e del suo disco protoplanetario visto nella polvere. Nuove osservazioni hanno suggerito che due pianeti, ciascuno delle dimensioni di Saturno, sono in orbita attorno alla stella. Questi pianeti, che non sono ancora del tutto formati, si sono rivelati nella doppia impronta che hanno lasciato sia nella parte di polvere che in quella di gas del disco protoplanetario della stella. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Andrea Isella, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Gli astronomi della Rice University e i loro colleghi hanno per la prima volta mappato i gas in tre anelli scuri attorno a una stella lontana. Gli anelli segnano gli spazi in cui si pensa che i pianeti si siano formati da polvere e gas attorno alla stella.
Tutti gli anelli intorno a HD 163296 sono privi di polvere, e il team internazionale di ricercatori guidato dall'astronomo di Rice Andrea Isella è sicuro che i pianeti, probabilmente giganti gassosi con masse paragonabili a Saturno, sono responsabili della pulizia di quelli più esterni. Ma l'anello interno ha molto più monossido di carbonio degli altri due, portandoli a credere che non esista alcun pianeta lì. Che rimane inspiegabile, Egli ha detto.
"Il divario interiore è misterioso, "Ha detto Isella. "Quello che sta creando la struttura sta rimuovendo la polvere ma c'è ancora molto gas".
Il lavoro appare questa settimana in Lettere di revisione fisica .
Solo 20 anni dopo l'individuazione del primo esopianeta, gli astronomi stanno cominciando a imparare come si formano i pianeti. Migliaia di pianeti sono ora nel database, e gli scienziati continuano a migliorare la loro capacità di analizzarli per le caratteristiche di supporto alla vita.
Uno degli obiettivi dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, il più grande radiotelescopio del mondo utilizzato nella ricerca, è studiare i sistemi protoplanetari. La loro meccanica aiuterà gli scienziati a capire come si sono formati i pianeti come la Terra. (I radiotelescopi rilevano le uniche onde elettromagnetiche emesse da elementi e composti nello spazio, permettendo loro di essere identificati e misurati.)
La stella bersaglio della squadra guidata da Rice, quasi 400 anni luce di distanza e meglio osservata dall'emisfero australe, è uno dei tanti noti per avere un grande disco di polvere e gas, disse Isella.
"Del materiale che ha formato questo disco, circa l'1 percento è particelle di polvere e il 99 percento è gas, " disse Isella. "Quindi se vedi solo la polvere, non puoi dire se un anello è stato formato da un pianeta o da un altro fenomeno. Per distinguere e dire realmente se ci sono o meno pianeti, devi vedere cosa sta facendo il gas, e in questo studio, per la prima volta, possiamo vedere sia la polvere che il gas."
Un'impressione artistica del disco protoplanetario che circonda la giovane stella HD 163296. Studiando i profili di polvere (marrone rossiccio) e monossido di carbonio (azzurro) del disco, gli astronomi guidati da Andrea Isella della Rice University hanno scoperto prove allettanti che due pianeti si stanno formando nelle due fessure di polvere esterne del disco. Credito:B. Saxton/NRAO/AUI/NSF
Gli anelli esterni sono 100 e 160 unità astronomiche da HD 163296. (Un'unità è la distanza dal centro del sole alla Terra.) È molto più lontano dalla stella di quanto si pensasse in precedenza possibile per la formazione dei pianeti. La stella è troppo lontana dalla Terra per l'osservazione diretta dei pianeti, tuttavia le prove del nuovo studio mostrano che è probabile che siano lì, rimuovendo polvere e gas dagli anelli esterni in modo molto simile a come gli asteroidi orbitanti chiamati satelliti Shepherd liberano lo spazio tra gli anelli attorno a Saturno, disse Isella.
L'anello interno, 60 unità astronomiche dalla sua stella, ha mostrato una concentrazione molto maggiore dei tre isotopi di monossido di carbonio misurati rispetto alla polvere.
"I teorici hanno proposto altri fenomeni che possono formare anelli oscuri senza pianeti, "Ha detto Isella. I ricercatori ne sospettano uno in particolare:una mancanza di turbolenza tra le molecole di gas non ionizzato in una "zona morta" di instabilità magnetorotazionale che consente a gas e polvere di condensarsi in un anello simile a Saturno ai margini della zona oscura piuttosto di un pianeta.L'anello può anche apparire sulla linea di gelo del monossido di carbonio dove il gas diventa abbastanza freddo da condensarsi.
Immagine composita del disco protoplanetario che circonda la giovane stella HD 163296. L'area rossa interna mostra la polvere del disco protoplanetario. Il disco blu più ampio è il monossido di carbonio nel sistema. ALMA ha osservato che nei due spazi esterni nella polvere, c'è stato un calo significativo della concentrazione di monossido di carbonio, suggerendo che lì si stanno formando due pianeti. Credito:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
I risultati hanno gettato le basi per un nuovo ciclo di osservazioni appena iniziato ad ALMA. L'iniziativa di Isella di studiare 20 stelle con dischi protoplanetari è uno dei due "grandi programmi" (da 24 proposte) accettati dal telescopio. "'Programma grande' significa che si richiede molto tempo per il telescopio, più di 50 ore, — disse Isella. — L'altro che hanno accettato esaminerà le emissioni di una galassia all'inizio dell'universo.
"Significa che il nostro argomento è considerato dalla comunità astronomica una delle sue massime priorità, " Egli ha detto.
Isella ha detto che i ricercatori torneranno anche a HD 163296 per sapere quali altri elementi ci sono nel disco e negli anelli. Fare l'inventario li aiuterà a determinare che tipo di pianeta potrebbe formarsi da materiale prontamente disponibile.
"Se conosciamo la chimica del materiale che forma un pianeta, possiamo capire la chimica del pianeta, " ha detto. Anche la vicinanza alla stella è importante. Ad esempio, l'acqua deve essere abbastanza lontana da una stella da congelare attorno ai grani e consentire loro di aggregarsi.
I ricercatori della Rice University hanno condotto la prima mappatura dei gas negli anelli attorno a una stella lontana con il potente radiotelescopio ALMA. In senso orario da sinistra in alto:Yann Boehler, Shanfei Liu, Andrea Isella, Luca Ricci ed Erik Weaver. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
C'è la possibilità che sistemi come HD 163296 e HL Tauri, due dei primi tre (con TW Hydrae) osservati da ALMA per mostrare anelli protoplanetari, sono anomalie, Egli ha detto. "Ora la domanda è se tutti i dischi protoplanetari sono così. Hanno tutti questa struttura? C'è la preoccupazione che questo oggetto e HL Tauri siano mostri, " disse Isella.
Le risposte dovrebbero arrivare quando il sondaggio a 20 stelle sarà completato. "Non inizieremo a ricevere i dati fino al prossimo settembre, ma ci dirà molto, " Egli ha detto.
