Illustrazione artistica di un piccolo pianeta simile a Saturno scoperto nel sistema LkCa 15. Il pianeta risiede all'interno di densi anelli di polvere e gas che circondano una brillante stella gialla. Il materiale si accumula in un grumo e a forma di arco, a circa 60 gradi di distanza dal pianeta. Nota:questa illustrazione non è in scala. Credito:M.Weiss/Centro di astrofisica | Harvard e Smithsonian
Gli astronomi concordano sul fatto che i pianeti nascano in dischi protoplanetari, anelli di polvere e gas che circondano le giovani stelle appena nate. Sebbene centinaia di questi dischi siano stati individuati in tutto l'universo, le osservazioni della nascita e della formazione planetaria effettive si sono rivelate difficili all'interno di questi ambienti.
Ora, gli astronomi del Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian hanno sviluppato un nuovo modo per rilevare questi sfuggenti pianeti appena nati e, con esso, prove "pistola fumante" di un piccolo pianeta simile a Nettuno o Saturno in agguato in un disco. I risultati sono descritti oggi in The Astrophysical Journal Letters .
"Rilevare direttamente i giovani pianeti è molto impegnativo e finora ha avuto successo solo in uno o due casi", afferma Feng Long, un borsista post-dottorato presso il Center for Astrophysics che ha guidato il nuovo studio. "I pianeti sono sempre troppo deboli per essere visti perché sono incorporati in spessi strati di gas e polvere."
Gli scienziati invece devono cercare indizi per dedurre che un pianeta si sta sviluppando sotto la polvere.
"Negli ultimi anni, abbiamo visto molte strutture spuntare su dischi che pensiamo siano causate dalla presenza di un pianeta, ma potrebbero essere causate anche da qualcos'altro", dice Long. "Abbiamo bisogno di nuove tecniche per guardare e supportare la presenza di un pianeta."
Per il suo studio, Long ha deciso di riesaminare un disco protoplanetario noto come LkCa 15. Situato a 518 anni luce di distanza, il disco si trova nella costellazione del Toro nel cielo. Gli scienziati hanno precedentemente riportato prove della formazione di pianeti nel disco utilizzando le osservazioni con l'Osservatorio ALMA.
Long si è tuffato nei nuovi dati ALMA ad alta risoluzione su LkCa 15, ottenuti principalmente nel 2019, e ha scoperto due deboli caratteristiche che non erano state rilevate in precedenza.
A circa 42 unità astronomiche dalla stella, o 42 volte la distanza della Terra dal Sole, Long ha scoperto un anello polveroso con due mazzi separati e luminosi di materiale orbitante al suo interno. Il materiale assumeva la forma di un piccolo ciuffo e di un arco più grande, ed era separato di 120 gradi.
Ha esaminato a lungo lo scenario con modelli computerizzati per capire cosa stesse causando l'accumulo di materiale e ha appreso che le loro dimensioni e posizioni corrispondevano al modello per la presenza di un pianeta.
"Questo arco e questo ammasso sono separati di circa 120 gradi", dice. "Quel grado di separazione non si verifica solo, è importante matematicamente."
Punti lunghi verso posizioni nello spazio note come punti di Lagrange, dove due corpi in movimento, come una stella e un pianeta in orbita, producono regioni di attrazione potenziate intorno a loro dove la materia può accumularsi.
"Stiamo vedendo che questo materiale non si limita a fluttuare liberamente, è stabile e ha una preferenza dove vuole essere posizionato in base alla fisica e agli oggetti coinvolti", spiega Long.
In questo caso, l'arco e l'ammasso di materiale rilevato da lungo si trovano a L4 e L5 Punti Lagrange. Nascosto a 60 gradi tra di loro c'è un piccolo pianeta che causa l'accumulo di polvere nei punti L4 e L5 .
I risultati mostrano che il pianeta ha all'incirca le dimensioni di Nettuno o Saturno e ha un'età compresa tra uno e tre milioni di anni. (È relativamente giovane quando si tratta di pianeti.)
L'imaging diretto del piccolo pianeta appena nato potrebbe non essere possibile a breve a causa dei vincoli tecnologici, ma Long crede che ulteriori osservazioni ALMA di LkCa 15 possano fornire ulteriori prove a sostegno della sua scoperta planetaria.
Spera anche che il suo nuovo approccio per rilevare i pianeti, con materiale che si accumula preferenzialmente nei punti di Lagrange, venga utilizzato in futuro dagli astronomi.
"Spero che questo metodo possa essere ampiamente adottato in futuro", dice. "L'unico avvertimento è che ciò richiede dati molto profondi poiché il segnale è debole". + Esplora ulteriormente
