Un modello dell'anello di polvere attorno alla giovane stella Elias 24, prodotto da simulazioni basate su nuove immagini millimetriche ALMA del sistema. Il modello rileva che la polvere è stata modellata da un pianeta con il 70% della massa di Giove situato a circa 60 au dalla stella. Credito:Dipierro et al. 2018
La scoperta di un esopianeta è il più delle volte il risultato del monitoraggio dello sfarfallio di una stella (metodo del transito) o della sua oscillazione (metodo della velocità radiale). La scoperta tramite imaging diretto è rara perché è così difficile individuare un debole esopianeta nascosto nel bagliore della sua stella ospite. L'avvento della nuova generazione di interferometri radio (oltre ai miglioramenti nell'imaging nel vicino infrarosso), però, ha permesso l'imaging di dischi protoplanetari e, nelle sottostrutture del disco, l'inferenza degli esopianeti orbitanti. Gli spazi vuoti e le strutture ad anello sono indizi particolarmente affascinanti della presenza o della formazione in corso di pianeti.
Anelli di polvere sono già stati identificati in molti sistemi protoplanetari dalla loro emissione infrarossa e submillimetrica. L'origine di questi anelli è dibattuta. Potrebbero essersi formati dalla polvere "ammassata, " sedimentazione della polvere, instabilità gravitazionali, o anche da variazioni delle proprietà ottiche della polvere. In alternativa, gli anelli potrebbero risultare dinamicamente dai moti orbitali di pianeti che si sono già sviluppati o che sono sulla buona strada. I pianeti indurranno onde nei dischi polverosi che, mentre si dissipano, può produrre spazi vuoti o anelli. La chiave per risolvere il problema è riconoscere che i granelli di polvere di dimensioni diverse si comportano in modo diverso, con piccoli grani che sono fortemente accoppiati al gas e quindi tracciano la massa del gas, mentre i grani più grandi (millimetri o più grandi) tendono a seguire i gradienti di pressione e si concentrano vicino ai bordi del gap.
Gli astronomi CfA Sean Andrews e David Wilner erano membri di un team di scienziati che hanno utilizzato la struttura ALMA per visualizzare la polvere intorno alla giovane stella Elias 24 con una risoluzione di circa 28 au (un'unità astronomica è circa la distanza media della Terra dal Sole). Gli astronomi trovano prove di lacune e anelli e, supponendo che questi siano prodotti da un pianeta in orbita, modellano il sistema permettendo sia alla massa e alla posizione del pianeta che alla distribuzione della densità della polvere di evolvere. Il loro modello migliore spiega abbastanza bene le osservazioni:dopo circa quarantaquattromila anni il pianeta dedotto ha una massa del 70% della massa di Giove e si trova a 61,7 au dalla stella. Il risultato rafforza la conclusione che sia gli spazi vuoti che gli anelli sono prevalenti in un'ampia varietà di giovani dischi circumstellari, e segnalare la presenza di pianeti orbitanti.