Nei dischi di polvere e gas intorno a giovani stelle, si verificano strutture misteriose. Insieme al professor Ewine van Dishoeck, dottorato di ricerca lo studente Paolo Cazzoletti indaga su come possiamo spiegare queste forme, come anelli, spirali e fori. Il 12 dicembre, difenderà la sua tesi.

Dalla scoperta del primo esopianeta negli anni '90, sono stati trovati più di 4000 esopianeti. I pianeti si formano in dischi protoplanetari attorno a giovani stelle. "Primo, la polvere si raggruppa in grani che gradualmente crescono fino alle dimensioni di ciottoli e infine a rocce e pianeti, Racconta Cazzoletti. Se sono abbastanza grandi e pesanti, possono attirare gas dal disco e in alcuni casi trasformarsi in giganti gassosi come Giove e Saturno".

Ferri di cavallo e banane

Nelle prime osservazioni al telescopio, i dischi protoplanetari sembravano lisci e simmetrici. Ma questo è cambiato circa sette anni fa. Utilizzando il radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, gli astronomi sono stati in grado di osservare i dischi in modo più dettagliato. "Queste osservazioni hanno mostrato che non sono simmetriche e lisce, " dice Cazzoletti. "Abbiamo visto strutture e forme, come buchi, anelli e sottostrutture a ferro di cavallo e a banana. È stata una sorpresa".

La spiegazione più frequentemente citata per questo è la presenza di uno o più pianeti. Questi possono interagire con la polvere e il gas nel disco, creare le strutture. Ma sono stati trovati meno pianeti del necessario per spiegare tutte le strutture di polvere e gas. Cazzoletti:"Questo rende le strutture più misteriose. Bisognava cercare altre spiegazioni".

Vortici di polvere

Nella sua ricerca sulle spiegazioni per le strutture, Cazzoletti si basa sulla sua tesi di laurea. "Sono interessato a questi dischi planetari da un po' di tempo ormai, " dice. "E la conoscenza della ricerca del mio maestro sembrava adattarsi bene ai primi due capitoli della mia tesi."

Per il suo dottorato di ricerca, lui ha studiato, tra l'altro, Osservazioni ALMA di HD 135344B, un disco intorno a una giovane stella. Questo disco non è simmetrico. Sul lato meridionale è una struttura a forma di banana. Sembra una specie di vortice di polvere. Per di più, piccole particelle di polvere nello strato superiore del disco formano bracci a spirale. Gli astronomi inizialmente pensavano che questi fossero causati dalla presenza di pianeti nell'area esterna del disco. Ma non sono stati trovati pianeti. Cazzoletti descrive nella sua tesi come i bracci di spirale possono essere creati dal vortice di polvere asimmetrico. Se le cose stanno così, un solo pianeta, vicino alla stella, è necessario per spiegare il resto della struttura osservata.

Buchi o non buchi?

Oltre a questo lavoro di osservazione, Cazzoletti ha anche svolto ricerche teoriche per spiegare le strutture a forma di anello nel gas dei dischi protoplanetari. Per questo scopo, si è concentrato sulle molecole di cianuro. "Ci sono due possibilità con cui vediamo queste strutture di gas a forma di anello, " dice Cazzoletti. "Può essere causato da un foro a forma di anello nel disco.

O non c'è nessun buco, ma sembra esserci un buco solo a causa della chimica delle molecole di cianuro e del modo in cui emettono luce." Analizzando i modelli teorici, ha scoperto che le forme degli anelli osservate non sono correlate alla forma del disco di polvere. "Sono principalmente buchi chimici perché c'è meno cianuro nelle vicinanze della stella madre".

Maggiori informazioni sugli esopianeti

Dottorato Cazzoletti la ricerca contribuisce a una migliore comprensione del modo in cui vengono create le strutture nei dischi protoplanetari. Con questa conoscenza, gli astronomi in futuro sperano di scoprire come le strutture siano collegate alla formazione dei pianeti e alla diversità dei sistemi esoplanetari osservati negli ultimi venticinque anni.

Lo stesso Cazzoletti non sta continuando questa ricerca. Gli astronomi sono molto richiesti come data scientist in un'intera gamma di organizzazioni. Dall'inizio di novembre, Cazzoletti ha utilizzato la sua conoscenza dell'analisi dei dati come data scientist presso l'azienda italiana Prometeia.