ALMA, in cui ESO è partner, e lo strumento SPHERE sul Very Large Telescope dell'ESO hanno ripreso GW Orionis, un sistema stellare triplo con una peculiare regione interna. Le nuove osservazioni hanno rivelato che questo oggetto ha un disco deformato che forma un pianeta con un anello disallineato. In particolare, l'immagine SFERA (pannello di destra) ha permesso agli astronomi di vedere, per la prima volta, l'ombra che questo anello proietta sul resto del disco. Questo li ha aiutati a capire la forma 3D dell'anello e del disco generale. Il pannello di sinistra mostra un'impressione artistica della regione interna del disco, compreso l'anello, che si basa sulla forma 3D ricostruita dal team. Credito:ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.
Un team di astronomi ha identificato la prima prova diretta che gruppi di stelle possono fare a pezzi il loro disco di formazione del pianeta, lasciandolo deformato e con gli anelli inclinati. Questa nuova ricerca suggerisce pianeti esotici, non diversamente da Tatooine in Star Wars, possono formarsi in anelli inclinati in dischi piegati attorno a più stelle. I risultati sono stati possibili grazie alle osservazioni con il Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale (VLT dell'ESO) e l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Il nostro sistema solare è straordinariamente piatto, con i pianeti che orbitano tutti sullo stesso piano. Ma questo non è il caso di tutti i sistemi stellari, specialmente per i dischi che formano pianeti attorno a più stelle, come l'oggetto del nuovo studio:GW Orionis. Questo sistema, situato a poco più di 1300 anni luce di distanza nella costellazione di Orione, ha tre stelle e una deformata, disco rotto che li circonda.
"Le nostre immagini rivelano un caso estremo in cui il disco non è affatto piatto, ma è deformato e ha un anello disallineato che si è staccato dal disco, "dice Stefan Kraus, un professore di astrofisica presso l'Università di Exeter nel Regno Unito che ha guidato la ricerca pubblicata oggi sulla rivista Scienza . L'anello disallineato si trova nella parte interna del disco, vicino alle tre stelle.
La nuova ricerca rivela anche che questo anello interno contiene 30 masse terrestri di polvere, che potrebbe essere sufficiente per formare pianeti. "Qualsiasi pianeta formato all'interno dell'anello disallineato orbiterà intorno alla stella su orbite molto oblique e prevediamo che molti pianeti su orbite oblique, orbite ad ampia separazione saranno scoperte nelle future campagne di imaging planetario, ad esempio con l'ELT, " afferma il membro del team Alexander Kreplin dell'Università di Exeter, riferendosi all'Extremely Large Telescope dell'ESO, che dovrebbe iniziare a funzionare entro la fine del decennio. Poiché più della metà delle stelle del cielo nascono con uno o più compagni, ciò solleva una prospettiva entusiasmante:potrebbe esserci una popolazione sconosciuta di esopianeti che orbitano attorno alle loro stelle su orbite molto inclinate e distanti.
Per giungere a queste conclusioni, il team ha osservato GW Orionis per oltre 11 anni. A partire dal 2008, hanno usato gli strumenti AMBER e poi GRAVITY sull'interferometro VLT dell'ESO in Cile, che combina la luce di diversi telescopi VLT, studiare la danza gravitazionale delle tre stelle nel sistema e mappare le loro orbite. "Abbiamo scoperto che le tre stelle non orbitano sullo stesso piano, ma le loro orbite sono disallineate l'una rispetto all'altra e rispetto al disco, ", afferma Alison Young delle Università di Exeter e Leicester e un membro del team.
Hanno anche osservato il sistema con lo strumento SPHERE sul VLT dell'ESO e con ALMA, in cui ESO è partner, e sono stati in grado di visualizzare l'anello interno e confermare il suo disallineamento. La SFERA dell'ESO ha anche permesso loro di vedere, per la prima volta, l'ombra che questo anello proietta sul resto del disco. Questo li ha aiutati a capire la forma 3-D dell'anello e del disco generale.
Immagini del disco intorno a GW Orionis, in emissione di polvere termica (pannello A e B) e luce diffusa (pannello C e D). Credito:Kraus et al., Scienza (2020)
La squadra internazionale, che include ricercatori del Regno Unito, Belgio, Chile, Francia e Stati Uniti, quindi hanno combinato le loro osservazioni esaurienti con simulazioni al computer per capire cosa fosse successo al sistema. Per la prima volta, sono stati in grado di collegare chiaramente i disallineamenti osservati al teorico "effetto lacerazione del disco, " il che suggerisce che l'attrazione gravitazionale contrastante delle stelle su piani diversi può deformare e rompere i loro dischi.
Le loro simulazioni hanno mostrato che il disallineamento nelle orbite delle tre stelle potrebbe causare la rottura del disco intorno a loro in anelli distinti, che è esattamente ciò che vedono nelle loro osservazioni. La forma osservata dell'anello interno corrisponde anche alle previsioni delle simulazioni numeriche su come il disco si strapperebbe.
Modello a luce diffusa utilizzato per determinare l'eccentricità e l'orientamento tridimensionale dell'anello e la geometria dell'ordito del disco. Credito:Kraus et al., Scienza (2020)
Immagini ALMA del disco che forma il pianeta con anelli disallineati attorno al sistema stellare triplo GW Orionis. L'immagine a destra è realizzata con i dati ALMA presi nel 2017 da Bi et al. L'immagine a sinistra è realizzata con i dati ALMA presi nel 2018 da Kraus et al. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Kraus &J. Bi; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Rappresentazione della struttura del disco e dell'orbita stellare del sistema triplo GW Orionis, come derivato dalle osservazioni ALMA e VLT di Kraus et al. Gli anelli arancioni sono gli anelli (disallineati) visti da ALMA. Le superfici trasparenti corrispondono ai filamenti di polvere a minore densità che collegano gli anelli e che dominano l'emissione in luce diffusa. Credito:Kraus et al., 2020; NRAO/AUI/NSF
interessante, un altro team che ha studiato lo stesso sistema utilizzando ALMA crede che sia necessario un altro ingrediente per comprendere il sistema. "Pensiamo che la presenza di un pianeta tra questi anelli sia necessaria per spiegare perché il disco si è lacerato, " dice Jiaqing Bi dell'Università di Victoria in Canada che ha condotto uno studio su GW Orionis pubblicato nel Lettere per riviste astrofisiche nel maggio di quest'anno. Il suo team ha identificato tre anelli di polvere nelle osservazioni di ALMA, con l'anello più esterno che è il più grande mai osservato nei dischi di formazione di pianeti.
Future observations with ESO's ELT and other telescopes may help astronomers fully unravel the nature of GW Orionis and reveal young planets forming around its three stars.
This research was presented in the paper "A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing" to appear in Scienza
