Gli astronomi che utilizzano l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno trovato una giovane stella circondata da una sorprendente massa di gas. La stella, chiamato 49 Ceti, ha 40 milioni di anni e le teorie convenzionali sulla formazione dei pianeti prevedono che il gas dovrebbe essere scomparso entro quell'età. L'enigmatica quantità di gas richiede una riconsiderazione della nostra attuale comprensione della formazione del pianeta.

I pianeti si formano in dischi polverosi gassosi chiamati dischi protoplanetari attorno a giovani stelle. Le particelle di polvere si aggregano per formare pianeti simili alla Terra o per diventare i nuclei di pianeti più massicci raccogliendo grandi quantità di gas dal disco per formare pianeti giganti gassosi simili a Giove. Secondo le attuali teorie, col passare del tempo il gas nel disco viene incorporato nei pianeti o spazzato via dalla pressione di radiazione dalla stella centrale. Alla fine, la stella è circondata da pianeti e da un disco di detriti polverosi. Questo disco polveroso, chiamato disco di detriti, implica che il processo di formazione del pianeta è quasi terminato.

I recenti progressi nei radiotelescopi hanno prodotto una sorpresa in questo campo. Gli astronomi hanno scoperto che diversi dischi di detriti possiedono ancora una certa quantità di gas. Se il gas rimane a lungo nei dischi detriti, i semi planetari possono avere abbastanza tempo e materiale per evolversi in pianeti giganti come Giove. Perciò, il gas in un disco di detriti influenza la composizione del sistema planetario risultante.

"Abbiamo trovato gas di carbonio atomico nel disco di detriti intorno a 49 Ceti utilizzando più di 100 ore di osservazioni sul telescopio ASTE, "dice Aya Higuchi, un astronomo presso l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). ASTE è un radiotelescopio di 10 m di diametro in Cile gestito da NAOJ. "Come naturale estensione, abbiamo utilizzato ALMA per ottenere una visione più dettagliata, e questo ci ha dato la seconda sorpresa. Il gas di carbonio intorno a 49 Ceti si è rivelato 10 volte più abbondante della nostra stima precedente".

Grazie all'alta risoluzione di ALMA, il team ha rivelato per la prima volta la distribuzione spaziale degli atomi di carbonio in un disco di detriti. Gli atomi di carbonio sono distribuiti più ampiamente del monossido di carbonio, le seconde molecole più abbondanti intorno alle giovani stelle, le molecole di idrogeno sono le più abbondanti. La quantità di atomi di carbonio è così grande che il team ha persino rilevato deboli onde radio da una forma più rara di carbonio, 13C. Questa è la prima rilevazione dell'emissione 13C a 492 GHz in qualsiasi oggetto astronomico, che di solito è nascosto dietro l'emissione del normale 12C.

"La quantità di 13C è solo l'1% di 12C, quindi il rilevamento di 13C nel disco di detriti è stato del tutto inaspettato, " dice Higuchi. "E 'la prova evidente che 49 Ceti ha una quantità sorprendentemente grande di gas".

Qual è l'origine del gas? I ricercatori hanno suggerito due possibilità. Uno è che è il gas residuo che è sopravvissuto al processo di dissipazione nella fase finale della formazione del pianeta. La quantità di gas intorno a 49 Ceti è, però, paragonabili a quelli intorno a stelle molto più giovani nella fase di formazione attiva dei pianeti. Non ci sono modelli teorici per spiegare come tanto gas possa aver resistito così a lungo. L'altra possibilità è che il gas sia stato rilasciato dalle collisioni di piccoli corpi come le comete. Ma il numero di collisioni necessarie per spiegare la grande quantità di gas intorno a 49 Ceti è troppo grande per essere accolto nelle teorie attuali. Gli attuali risultati di ALMA suggeriscono una riconsiderazione dei modelli di formazione dei pianeti.