Queste due immagini del telescopio spaziale Hubble della NASA, presi a sei anni di distanza, mostrano macchie di materiale in rapido movimento che si spostano verso l'esterno attraverso un disco di detriti attorno al giovane, stella nana rossa vicina AU Microscopii (AU Mic). Le nane rosse sono le stelle più abbondanti e più longeve nella nostra galassia della Via Lattea. AU Mic ha circa 23 milioni di anni. L'immagine in alto è stata scattata nel 2011; il fondo nel 2017. Lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha preso le immagini in luce visibile. Questo confronto delle due immagini mostra il movimento di sei anni di uno dei blob conosciuti (contrassegnato da una freccia). I ricercatori stimano che il blob, che sfreccia a quasi 15 anni, 000 miglia all'ora, ha viaggiato per più di 820 milioni di miglia tra il 2011 e il 2017. Questa è circa la distanza dalla Terra a Saturno. Gli astronomi non sanno come vengono lanciati i blob attraverso il sistema. Infine, il blob evidenziato nell'immagine passerà attraverso il disco, sfuggire alla presa gravitazionale della stella, e corri nello spazio. Gli astronomi si aspettano che la serie di blob ripulirà il disco entro 1,5 milioni di anni. Le loro velocità di espulsione stimate sono comprese tra 9, 000 miglia all'ora e 27, 000 miglia all'ora, abbastanza veloce da sfuggire alle grinfie gravitazionali della stella. Attualmente vanno da circa 930 milioni di miglia a più di 5,5 miliardi di miglia dalla stella. Il disco, visto di taglio, è illuminato dalla luce diffusa della stella. Il bagliore della stella, situato al centro del disco, è stato bloccato dal coronografo STIS in modo che gli astronomi possano vedere più struttura nel disco. Il punto luminoso sopra il lato sinistro del disco nell'immagine del 2017 è una stella di sfondo. Il sistema risiede a 32 anni luce di distanza nella costellazione meridionale del Microscopio. Credito:NASA, ESA, J. Wisniewski (Università dell'Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), e G. Schneider (Osservatorio Steward)
I pianeti rocciosi in orbita attorno alle stelle nane rosse potrebbero essere aridi e senza vita, secondo un nuovo studio che utilizza il telescopio spaziale Hubble della NASA. Acqua e composti organici, essenziale per la vita come la conosciamo, potrebbero essere spazzati via prima che possano raggiungere la superficie dei giovani pianeti.
Questa ipotesi si basa su osservazioni sorprendenti di un disco di polvere e gas in rapida erosione che circonda il giovane, la vicina nana rossa AU Microscopii (AU Mic) di Hubble e il Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale in Cile. I pianeti nascono in dischi come questo.
nane rosse, che sono più piccoli e più deboli del nostro Sole, sono le stelle più abbondanti e più longeve della galassia.
Macchie di materiale in rapido movimento sembrano espellere particelle dal disco AU Mic. Se il disco continua a dissiparsi a questo ritmo rapido, scomparirà in circa 1,5 milioni di anni. In quel poco tempo, il materiale ghiacciato di comete e asteroidi potrebbe essere eliminato dal disco. Comete e asteroidi sono importanti perché si ritiene che abbiano seminato pianeti rocciosi come la Terra con acqua e composti organici, i mattoni chimici per la vita. Se questo stesso sistema di trasporto è necessario per i pianeti nel sistema AU Mic, poi possono finire "asciutti" e polverosi, inospitali per la vita come la conosciamo.
"La terra, sappiamo, formato 'secco, ' con un caldo, superficie fusa, e acqua atmosferica accresciuta e altri volatili per centinaia di milioni di anni, essendo arricchito da materiale ghiacciato proveniente da comete e asteroidi trasportati dal sistema solare esterno, " ha affermato il co-investigatore Glenn Schneider dello Steward Observatory di Tucson, Arizona.
Le osservazioni sono guidate da John Wisniewski dell'Università dell'Oklahoma a Norman, il cui team è composto da 14 astronomi degli Stati Uniti e dell'Europa.
Se l'attività intorno ad AU Mic è tipica del processo di nascita del pianeta tra le nane rosse, potrebbe ridurre ulteriormente le prospettive di mondi abitabili nella nostra galassia. Osservazioni precedenti suggeriscono che un torrente di luce ultravioletta proveniente da giovani stelle nane rosse spazza via rapidamente l'atmosfera di qualsiasi pianeta in orbita. Questa particolare stella ha solo 23 milioni di anni.
I sondaggi hanno dimostrato che i pianeti terrestri sono comuni intorno alle nane rosse. Infatti, dovrebbero contenere la maggior parte della popolazione del pianeta della nostra galassia, che potrebbe contare decine di miliardi di mondi. Sono stati trovati pianeti all'interno della zona abitabile di diverse nane rosse vicine, ma le loro caratteristiche fisiche sono in gran parte sconosciute.
Spazzato via da Blobs
Le osservazioni dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble e del VLT mostrano che il disco circumstellare AU Mic viene scavato da macchie di materiale circumstellare in rapido movimento, che agiscono come uno spazzaneve spingendo fuori dal sistema piccole particelle, possibilmente contenenti acqua e altri volatili. I ricercatori non sanno ancora come sono stati lanciati i blob. Una teoria è che le potenti espulsioni di massa dalla stella turbolenta li abbiano espulsi. Tale attività energetica è comune tra le giovani nane rosse.
"Queste osservazioni suggeriscono che i pianeti portatori d'acqua potrebbero essere rari intorno alle nane rosse perché tutti i corpi più piccoli che trasportano acqua e sostanze organiche vengono spazzati via mentre il disco viene scavato, " ha spiegato Carol Grady di Eureka Scientific a Oakland, California, co-investigatore sulle osservazioni di Hubble.
La teoria convenzionale sostiene che miliardi di anni fa la Terra si sia formata come un pianeta relativamente secco. Asteroidi e comete perturbati gravitazionalmente, ricco di acqua proveniente dal sistema solare esterno più freddo, bombardato la Terra e seminato la superficie con ghiaccio e composti organici. "Però, questo processo potrebbe non funzionare in tutti i sistemi planetari, " ha detto Grady.
L'immagine del telescopio spaziale Hubble a sinistra è una vista di taglio di una porzione di un vasto disco di detriti attorno al giovane, stella nana rossa vicina AU Microscopii (AU Mic). Sebbene i pianeti possano essersi già formati nel disco, Hubble sta monitorando il movimento di diverse enormi masse di materiale che potrebbero "spazzare la neve" dai detriti rimasti fuori dal sistema, compresi comete e asteroidi. Il riquadro nell'immagine a sinistra evidenzia una macchia di materiale che si estende sopra e sotto il disco. Lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha scattato la foto nel 2018, alla luce visibile. Il bagliore della stella, situato al centro del disco, è stato bloccato dal coronografo STIS in modo che gli astronomi possano vedere più struttura nel disco. L'immagine ravvicinata STIS a destra rivela, per la prima volta, dettagli nel materiale blobby, comprendente una struttura ad anello e un cappuccio a forma di fungo. Gli astronomi si aspettano che il treno di blob ripulirà il disco entro solo 1,5 milioni di anni. Le conseguenze sono che qualsiasi pianeta roccioso potrebbe essere lasciato a secco e senza vita, perché comete e asteroidi non saranno più disponibili per glassare i pianeti con acqua o composti organici. AU Mic ha circa 23 milioni di anni. Il sistema risiede a 32 anni luce di distanza nella costellazione meridionale del Microscopio. Credito:NASA, ESA, J. Wisniewski (Università dell'Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), e G. Schneider (Osservatorio Steward)
Il team ha determinato la durata della vita del disco utilizzando una massa stimata del disco da uno studio indipendente, oltre a calcolare la massa delle macchie in fuga nei loro dati di luce visibile STIS. La massa di ogni blob è circa quattro decimilionesimi della massa della Terra. La massa del disco, circa 1,7 volte più massiccia della Terra, si basa sui dati raccolti dall'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Sebbene la massa delle macchie ribelli sembri minuscola, il diametro di ogni blob potrebbe estendersi almeno dal Sole a Giove. Attualmente, il team ha individuato sei blob in uscita, ma è possibile che vi sia un flusso continuo di essi. Gruppi di blob che sbandano attraverso il disco potrebbero spazzare via il materiale abbastanza rapidamente.
"La rapida dissipazione del disco non è qualcosa che mi sarei aspettato, " ha detto Grady. "Sulla base delle osservazioni dei dischi attorno a stelle più luminose, ci aspettavamo che i dischi intorno alle nane rosse più deboli avessero un arco di tempo più lungo. In questo sistema, il disco scomparirà prima che la stella abbia 25 milioni di anni." Ha aggiunto che AU Mic probabilmente ha iniziato con un bordo esterno di piccoli corpi ghiacciati, come la fascia di Kuiper che si trova all'interno del nostro sistema solare. Se il disco non veniva eroso, avrebbe fornito ghiaccio a qualsiasi pianeta interno secco.
Sondare il mistero del blob
Gli astronomi di Hubble hanno individuato le macchie nelle immagini a luce visibile STIS scattate nel 2010-2011. In seguito allo studio di Hubble, lo strumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) montato sul Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale in Cile, effettuate osservazioni nel vicino infrarosso. Le caratteristiche del disco sono state suggerite nelle osservazioni effettuate nel 2004 dai telescopi terrestri e dalla Advanced Camera for Surveys di Hubble.
Finora, la squadra ha scoperto macchie sul lato sud-est del disco, con velocità di espulsione stimate tra 9, 000 miglia all'ora e 27, 000 miglia all'ora, abbastanza veloce da sfuggire alle grinfie gravitazionali della stella. Attualmente vanno da circa 930 milioni di miglia a più di 5,5 miliardi di miglia dalla stella.
Hubble sta anche dimostrando che questi blob potrebbero non essere solo gigantesche palle di detriti polverosi. Il telescopio ha risolto la sottostruttura in uno dei blob, comprendente un cappuccio a forma di fungo sopra il piano del disco stesso e una complessa struttura "ad anello" al di sotto del disco. "Queste strutture potrebbero fornire indizi sui meccanismi che guidano questi blob, " ha detto Schneider.
Il sistema risiede a 32 anni luce di distanza nella costellazione meridionale del Microscopio.
"AU Mic è nella posizione ideale, Schneider ha detto. "Ma è solo uno dei tre o quattro sistemi di nane rosse con noti dischi di detriti circumstellari che diffondono la luce delle stelle. Gli altri sistemi noti sono in genere circa sei volte più lontani, quindi è difficile condurre uno studio dettagliato dei tipi di funzionalità in quei dischi che vediamo in AU Mic."
Però, gli astronomi stanno cominciando a identificare alcune attività possibilmente simili in questi altri sistemi. "Dimostra che AU Mic non è unico, " disse Grady. "In effetti, si potrebbe obiettare che essendo uno dei sistemi di questo tipo più vicini, sarebbe improbabile che fosse unico."
Le osservazioni di AU Mic mostrano l'importanza dell'ambiente del disco di una stella sulla formazione e l'evoluzione dei pianeti. "Ciò che abbiamo appreso è che i dischi sembrano essere una parte normale della storia dei sistemi planetari, " disse Grady. "Se non capisci il disco di una stella, non hai una buona comprensione del sistema planetario risultante."
Grady presenterà i risultati della squadra in una conferenza stampa l'8 gennaio, 2019, al 233° meeting dell'American Astronomical Society a Seattle, Washington.
