Un team internazionale di ricercatori ha scoperto una variazione rara nella luminosità di una stella in formazione. Questo scintillio ricorrente di 18 mesi non è solo un fenomeno inaspettato per gli scienziati, ma il suo comportamento ripetuto suggerisce la presenza di un pianeta nascosto.

Questa scoperta è una delle prime vittorie per il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) Transient Survey, solo un anno e mezzo nel suo mandato di tre anni per monitorare otto vivai stellari galattici per le variazioni della luminosità delle stelle in formazione. Questo nuovo studio è fondamentale per comprendere come vengono assemblate stelle e pianeti. Il sondaggio è condotto da Doug Johnstone, Responsabile della ricerca presso il Consiglio nazionale delle ricerche del Canada e Greg Herczeg, Professore all'Università di Pechino (Cina), ed è supportato da un team internazionale di astronomi dal Canada, Cina, Corea, Giappone, Taiwan e il Regno Unito.

"Questa variazione nella luminosità o nello scintillio della stella EC53 suggerisce che qualcosa di grande sta interrompendo l'attrazione gravitazionale della stella in formazione. Il fatto che si ripeta ogni 18 mesi suggerisce che questa influenza è in orbita attorno alla stella - è molto probabile che sia nascosta, pianeta formante, " dice Doug Johnstone. Si pensa che un pianeta compagno stia orbitando intorno alla stella, e il suo passaggio di attrazione gravitazionale interrompe la velocità del gas che cade sulla stella in formazione, fornendo una variazione nella luminosità osservata, o curva di luce, della stella.

Le giovani stelle nascono in regioni della galassia dove il gas molecolare è abbondante. Quando la stella è giovane, gas e polvere formano una densa nube che circonda la stella. Parte di questo materiale si appiattisce rapidamente in un disco, in cui si formeranno i pianeti. La nuvola blocca la stella stessa dalla vista ottica, così gli astronomi studiano la stella indirettamente usando la nuvola per apprendere dettagli sulla stella che cresce all'interno. La stella accumula massa mentre la gravità attrae il gas per spostarsi dal disco alla stella, un processo che rilascia anche un'energia significativa che riscalda la nuvola di gas circostante. Gli astronomi usano telescopi sensibili alle lunghezze d'onda submillimetriche, come il JCMT, per misurare la luminosità della nuvola e rivelare dettagli sulla crescita della stella.

L'anomalia della curva di luce dell'EC53 è stata scoperta da Hyunju Yoo, studente laureato presso la Chungnam National University e consulente Jeong-Eun Lee, Professore alla Kyung Hee University (Corea del Sud), attraverso un'attenta analisi delle osservazioni mensili di Serpens Main, un vivaio stellare noto per contenere molte stelle in formazione. Sebbene sia stato osservato che la luminosità di EC53 varia periodicamente alle lunghezze d'onda del vicino infrarosso per qualche tempo, queste osservazioni sub-millimetriche sono state essenziali per convalidare che la variazione di luminosità era dovuta al riscaldamento del gas che si accumulava sulla stella in formazione, piuttosto che variazioni nella nuvolosità dell'ambiente.

"Ciò che ha attirato la mia attenzione è stato un nuovo ciclo di dati che ha mostrato una luminosità improvvisa che non era esistita nelle osservazioni precedenti, " dice Lee. "Sapevo che qualcosa di unico e interessante doveva succedere intorno a questa stella in formazione. Si è scoperto che è davvero un oggetto molto speciale, fornendo una nuova finestra su come si formano stelle e pianeti".

Una comprensione più profonda della formazione di stelle e pianeti

Per il resto dell'indagine submillimetrica triennale, il team continuerà a monitorare EC53 e cercherà anche altre giovani stelle che mostrano variazioni nella crescita per saperne di più su come si assemblano stelle e pianeti. Ci sono già una mezza dozzina di variabili candidate aggiuntive all'interno del sondaggio. Studiando queste stelle, e l'utilizzo di ulteriori telescopi come il potente Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, lo studio fornirà una visione nuova e unica della scala temporale per la formazione di stelle e pianeti, compreso se i pianeti si formano durante o dopo l'assemblaggio della stella.

"Questa scoperta segna un punto di svolta; in un certo senso, è come se l'astronomia submillimetrica si stesse spostando dal fotografare la nostra galassia al fare video, " afferma Greg Herczeg. "Gli ultimi 25 anni sono stati dedicati al perfezionamento delle tecniche e degli strumenti osservativi per consentirci di vedere la prima formazione stellare. Ma con i recenti progressi tecnologici, ora possiamo osservare le regioni che cambiano nel tempo, per una comprensione più profonda di come si formano le stelle. Questa scoperta è solo un esempio di quanto ancora possiamo imparare".

Il monitoraggio della luminosità delle stelle in formazione nel tempo utilizzando lunghezze d'onda inferiori al millimetro è un approccio non convenzionale all'osservazione reso possibile dai recenti progressi nella tecnologia di imaging, come SCUBA-2, e l'elaborazione della riduzione dei dati che consente una calibrazione e una misurazione precise.

Il JCMT risiede sulla sommità di Maunakea nelle Hawaii ed è il più grande telescopio submillimetrico a piatto singolo al mondo. Il JCMT è gestito dall'Osservatorio dell'Asia orientale, una partnership tra Cina, Taiwan, Corea del Sud e Giappone, con il sostegno delle comunità astronomiche del Canada e del Regno Unito. I contributi guidati dall'università dal Canada sono integrati dal supporto della NRC per l'archivio JCMT presso il Canadian Astronomy Data Centre.

Questa scoperta è stata accettata per la pubblicazione in Giornale Astrofisico .