Clash of Titans:l'illustrazione di questo artista raffigura la collisione di due ghiacciai larghi 125 miglia, corpi polverosi orbitanti intorno alla stella luminosa Fomalhaut, situato a 25 anni luce di distanza. Credito:ESA, NASA e M. Kornmesser
Quello che gli astronomi pensavano fosse un pianeta oltre il nostro sistema solare è ora apparentemente svanito dalla vista, suggerendo che quello che è stato annunciato come uno dei primi esopianeti mai scoperto con l'imaging diretto probabilmente non è mai esistito.
Due astronomi dell'Università dell'Arizona concludono che il telescopio spaziale Hubble della NASA stava invece osservando una nuvola in espansione di particelle di polvere molto fini provenienti da due corpi ghiacciati che si sono schiantati l'uno contro l'altro. Hubble è arrivato troppo tardi per assistere alla sospetta collisione, ma potrebbe averne catturato le conseguenze. Il pianeta scomparso è stato visto l'ultima volta in orbita attorno alla stella Fomalhaut, 25 anni luce di distanza.
"Queste collisioni sono estremamente rare e quindi questo è un grosso problema che possiamo effettivamente vedere le prove di uno, " disse Andras Gaspare, un assistente astronomo presso l'Osservatorio Steward dell'Università dell'Arizona e autore principale di un documento di ricerca che annuncia la scoperta. "Crediamo di essere stati nel posto giusto al momento giusto per aver assistito a un evento così improbabile con il telescopio spaziale Hubble della NASA".
"Il sistema stellare di Fomalhaut è il laboratorio di prova definitivo per tutte le nostre idee su come si evolvono gli esopianeti e i sistemi stellari, " ha aggiunto George Rieke, un Regents Professor di Astronomia presso l'Osservatorio Steward. "Abbiamo prove di tali collisioni in altri sistemi, ma nessuna di questa grandezza è stata osservata nel nostro sistema solare. Questo è un progetto di come i pianeti si distruggono a vicenda".
Il sospetto pianeta extrasolare, chiamato Fomalhaut b, è stato annunciato per la prima volta nel 2008, sulla base dei dati del 2004 e del 2006. Era chiaramente visibile in diversi anni di osservazioni di Hubble, che ha rivelato che era un punto in movimento. Fino ad allora, le prove per gli esopianeti erano state per lo più dedotte attraverso metodi di rilevamento indiretto, come sottili oscillazioni stellari avanti e indietro e ombre di pianeti che passano davanti alle loro stelle.
A differenza di altri esopianeti a immagine diretta, però, enigmi sorti con Fomalhaut b. L'oggetto era luminoso alla luce visibile, molto insolito per un esopianeta, che è semplicemente troppo piccolo per riflettere abbastanza luce dalla sua stella ospite per essere visto dalla Terra. Allo stesso tempo, non aveva alcuna traccia di calore a infrarossi rilevabile, di nuovo, molto insolito, come un pianeta dovrebbe essere abbastanza caldo da brillare nell'infrarosso, soprattutto un giovane come Fomalhaut b. Gli astronomi hanno ipotizzato che la luminosità aggiunta provenisse da un enorme guscio o anello di polvere che circondava il pianeta che potrebbe essere stato correlato alla collisione.
"Il nostro studio, che ha analizzato tutti i dati d'archivio Hubble disponibili su Fomalhaut, ha rivelato diverse caratteristiche che insieme dipingono un'immagine che l'oggetto delle dimensioni di un pianeta potrebbe non essere mai esistito in primo luogo, " disse Gaspare.
Il team sottolinea che l'ultimo chiodo nella bara è arrivato quando la loro analisi dei dati delle immagini di Hubble scattate nel 2014 ha mostrato che l'oggetto era svanito, alla loro incredulità. Aggiungendo al mistero, le immagini precedenti mostravano che l'oggetto sbiadiva continuamente nel tempo, dicono.
Questo diagramma simula ciò che gli astronomi, studiando le osservazioni del telescopio spaziale Hubble, preso in diversi anni, considerare le prove per la prima individuazione delle conseguenze di una collisione planetaria titanica in un altro sistema stellare. L'immagine colorata di Hubble a sinistra è di un vasto anello di detriti ghiacciati che circonda la stella Fomalhaut, situato a 25 anni luce di distanza. La stella è così brillante che viene utilizzato un disco nero occultante per bloccare il suo bagliore in modo che l'anello di polvere possa essere fotografato. Nel 2008, gli astronomi hanno visto quella che pensavano fosse la prima immagine diretta di un pianeta in orbita lontano dalla stella. Però, entro il 2014, il pianeta candidato svanì sotto il rilevamento di Hubble. La migliore interpretazione è che l'oggetto non sia mai stato affatto un pianeta completamente formato, ma una nuvola di polvere in espansione da una collisione tra due corpi minori, ciascuno di circa 125 miglia di diametro. Il diagramma a destra si basa sulla simulazione della nuvola in espansione e dissolvenza. La nuvola, costituito da particelle di polvere finissima, è attualmente stimato in oltre 200 milioni di miglia di diametro. Si stima che incidenti come questo avvengano intorno a Fomalhaut una volta ogni 200, 000 anni. Perciò, Hubble stava cercando il posto giusto al momento giusto per catturare questo evento transitorio. Credito:NASA, ESA, A. Gáspár e G. Rieke/Università dell'Arizona
"Chiaramente, Fomalhaut b stava facendo cose che un pianeta in buona fede non dovrebbe fare, " disse Gaspare.
L'interpretazione è che Fomalhaut b si sta lentamente espandendo dallo scontro che ha fatto esplodere una nuvola di polvere dissipata nello spazio. Tenendo conto di tutti i dati disponibili, Gaspar e Rieke pensano che la collisione sia avvenuta non molto prima delle prime osservazioni fatte nel 2004. Ormai, la nuvola di detriti, costituita da particelle di polvere di dimensioni di circa 1 micron, o circa 1/50 del diametro di un capello umano, è al di sotto del limite di rilevamento di Hubble. Si stima che la nuvola di polvere si sia ormai espansa a una dimensione maggiore dell'orbita della Terra attorno al sole.
Altrettanto sconcertante è che il team riferisca che l'oggetto è più probabile che sia su una via di fuga, piuttosto che su un'orbita ellittica, come previsto per i pianeti. Questo si basa sui ricercatori che aggiungono osservazioni successive ai grafici della traiettoria dai dati precedenti.
"Un'enorme nuvola di polvere creata di recente, sperimentando notevoli forze radiative dalla stella centrale Fomalhaut, sarebbe posto su una tale traiettoria, " ha detto Gaspar. "Il nostro modello è naturalmente in grado di spiegare tutti i parametri osservabili indipendenti del sistema:il suo tasso di espansione, la sua dissolvenza e la sua traiettoria."
Poiché Fomalhaut b è attualmente all'interno di un vasto anello di detriti ghiacciati che circonda la stella Fomalhaut, corpi in collisione sarebbe probabilmente una miscela di ghiaccio e polvere, come le comete che esistono nella fascia di Kuiper ai margini esterni del nostro sistema solare. Gaspar e Rieke stimano che ciascuno di questi corpi simili a comete misurasse circa 125 miglia di diametro, grande circa la metà dell'asteroide Vesta.
Gli autori affermano che il loro modello spiega tutte le caratteristiche osservate di Fomalhaut b. Modellazione sofisticata di come la polvere si muove nel tempo, fatto su un cluster di computer in UArizona, mostra che un tale modello è in grado di adattarsi quantitativamente a tutte le osservazioni. Secondo i calcoli dell'autore, il sistema Fomalhaut, situato a circa 25 anni luce dalla Terra, potrebbe verificarsi uno di questi eventi solo ogni 200, 000 anni.
Gaspar e Rieke, insieme ad altri membri del team, osserveranno anche il sistema Fomalhaut con l'imminente James Webb Space Telescope della NASA nel suo primo anno di operazioni scientifiche. Il team esaminerà direttamente le regioni calde interne del sistema, e per la prima volta in un sistema stellare diverso dal nostro, otterranno informazioni dettagliate sull'architettura della sfuggente cintura di asteroidi di Fomalhaut. Il team cercherà anche pianeti in buona fede in orbita attorno a Fomalhaut che potrebbero ancora attendere la scoperta.
La carta, "Nuovi dati e modelli HST rivelano una massiccia collisione planetesimale intorno a Fomalhaut, " è pubblicato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).
