Una nuova ricerca di un team guidato da un astrofisico dell'Università di Warwick ha finalmente un modo per dire se i pianeti di nuova formazione stanno migrando all'interno del disco di polvere e gas che tipicamente circonda le stelle o se stanno semplicemente rimanendo nella stessa orbita attorno al stella.

Trovare prove reali che un pianeta stia migrando (di solito verso l'interno) all'interno di tali dischi aiuterebbe a risolvere una serie di problemi emersi man mano che gli astronomi sono in grado di vedere sempre più dettagli all'interno dei dischi protoplanetari. In particolare, potrebbe fornire una semplice spiegazione per una serie di strani schemi e disturbi che gli astronomi stanno iniziando a identificare all'interno di questi dischi.

La migrazione del pianeta è un processo di cui gli astronomi conoscono la teoria da 40 anni, ma è solo ora che sono stati in grado di trovare un modo per testare osservativamente se si verifica davvero. Questa nuova ricerca di un team guidato dall'Università di Warwick, insieme a Cambridge, fornisce due nuove firme osservative negli anelli di polvere del giovane sistema solare che sarebbero la prova di un pianeta in migrazione. Tale ricerca è pubblicata in un articolo intitolato "L'anello è dentro o fuori il pianeta?:L'effetto della migrazione planetaria sugli anelli di polvere" che sarà pubblicato nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

L'autore principale, Dr. Farzana Meru del Gruppo di Astronomia e Astrofisica dell'Università di Warwick nel Dipartimento di Fisica, sulla carta ha detto:

"La migrazione dei pianeti nei dischi protoplanetari gioca un ruolo importante nell'evoluzione a lungo termine dei sistemi planetari, tuttavia attualmente non disponiamo di un test di osservazione diretto per determinare se un pianeta sta migrando nel suo disco gassoso. Tuttavia la tecnologia ora a nostra disposizione nell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), è in grado di guardare in profondità in questi dischi, e persino vedere strutture dettagliate all'interno dei dischi come anelli, lacune, bracci a spirale, mezzelune e grumi. ALMA può anche utilizzare diverse frequenze millimetriche per cercare concentrazioni di particelle di diverse dimensioni, così possiamo anche usarlo per esplorare la composizione dei singoli anelli di polvere all'interno del disco"

"La nostra ultima ricerca ha trovato un modo per utilizzare questa nuova tecnologia per individuare ciò che pensiamo sarà una chiara firma all'interno di questi anelli di polvere che il pianeta più vicino a loro sta effettivamente migrando all'interno di quel sistema solare molto giovane".

Il gruppo di ricerca guidato dall'Università di Warwick ha concluso che se ALMA osserva i due anelli di polvere più vicini all'orbita di un pianeta, una semplice misurazione della dimensione tipica delle particelle in ciascun anello rivelerà la risposta.

Se ALMA scopre che l'anello di polvere interno (cioè tra l'orbita del pianeta e la stella) è tipicamente costituito da particelle di dimensioni più piccole, e che l'anello di polvere esterno (immediatamente al di fuori dell'orbita del pianeta) è tipicamente costituito da particelle più grandi, allora questa sarà una chiara prova che il pianeta sta migrando all'interno del disco protoplanetario del sistema. La dimensione delle particelle sarebbe diversa per ogni disco ma nel caso in cui il pianeta si trova a 30 unità astronomiche dalla stella ed è 30 volte la massa della Terra, le particelle più piccole nell'anello interno sarebbero tipicamente di dimensioni inferiori a un millimetro, mentre quelli nell'anello esterno sarebbero poco più di un millimetro.

ALMA sarà in grado di osservarlo perché la lunghezza d'onda alla quale osserva è approssimativamente correlata alla dimensione delle particelle di polvere. Ciò significa che quando gli osservatori guardano il disco con ALMA a lunghezze d'onda crescenti, l'anello antipolvere interno dovrebbe sbiadire, mentre l'anello esterno diventerebbe più luminoso.

La ragione di questo modello è duplice. Innanzitutto il modello dei ricercatori mostra che l'anello di polvere esterno conterrà particelle di polvere più grandi perché si muovono a una velocità maggiore (rispetto alle particelle più piccole) e sono abbastanza veloci da stare al passo con il pianeta mentre orbita verso l'interno. Ciò si tradurrà in un anello esterno all'orbita del pianeta che è costituito principalmente da particelle di grandi dimensioni.

In secondo luogo, l'anello interno è costituito da piccole particelle perché si muovono verso l'interno più lentamente del pianeta. Di conseguenza non sono in grado di allontanarsi dal pianeta che migra verso l'interno e quindi si accumulano in un anello appena all'interno del pianeta. Questa volta la grande polvere in rapido movimento si muove rapidamente verso la stella lasciando un anello di polvere interno di particelle di piccole dimensioni.

Il team di ricerca continuerà a simulare come sarebbero tali osservazioni di ALMA e gli astronomi possono ora utilizzare questo metodo nelle proprie osservazioni di ALMA per cercare questa firma a due anelli.

Tuttavia, la dott.ssa Farzana Meru osserva anche che:"Può darsi che ci siano osservazioni ALMA di dischi protoplanetari che hanno già visto e registrato questa firma dell'anello di polvere mentre cercavano altri fenomeni. Se lo stesso disco è stato osservato a lunghezze d'onda diverse— possibilmente da squadre diverse, quindi un confronto di queste osservazioni potrebbe già essere in grado di fornire conferma della nostra teoria".