Un team internazionale di astronomi ha identificato solo il secondo e il terzo esempio di un raro tipo di sistema stellare comprendente due stelle centrali in orbita l'una intorno all'altra, racchiuse da un notevole disco di gas e polvere.

"Se ci fosse un pianeta in uno di questi sistemi, sarebbe come il pianeta Tatooine di Star Wars", afferma Michael Poon, un Ph.D. studente del Dipartimento di Astronomia e Astrofisica David A. Dunlap della Facoltà di Lettere e Scienze e uno dei due ricercatori dell'Università di Toronto coinvolti nella scoperta.

"Vedresti due soli nel cielo in orbita l'uno rispetto all'altro. Inoltre, c'è un disco attorno alle stelle. Immagina gli anelli di Saturno ma molto, molto più grandi, con le stelle nel mezzo."

Tali dischi sono indicati come dischi protoplanetari perché alla fine si formano in famiglie di pianeti come il nostro sistema solare. I sistemi appena scoperti sono rari perché i loro dischi si trovano ad angolo rispetto alle orbite delle loro stelle centrali.

"La scoperta di oggetti come questi è importante per la nostra comprensione della formazione dei pianeti", afferma J.J. Zanazzi, borsista post-dottorato presso il Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) della facoltà. "I pianeti nascono da loro, quindi l'esistenza di dischi attorno alle stelle binarie mostra che è probabile che troveremo più pianeti in orbita attorno ai binari.

"Ci aiuteranno anche a capire se la vita può esistere su un pianeta che orbita attorno a una stella binaria ad angolo a causa del modo in cui tale orientamento influisce sulla temperatura e su altre condizioni".

La scoperta dei nuovi oggetti, denominati Bernhard-1 e Bernhard–2, è descritta in un articolo pubblicato il 4 luglio su The Astrophysical Journal Letters .

L'autore principale è Wei Zhu della Tsinghua University, Pechino, ex borsista post-dottorato presso l'Istituto canadese di astrofisica teorica (CITA) della Facoltà di arti e scienze. Zanazzi e Poon sono coautori di U of T.

Bernhard-1 e Bernhard-2 sono così distanti che non possiamo vedere le loro due stelle centrali individualmente (tali coppie di stelle sono conosciute come stelle binarie). Invece, vediamo solo un singolo punto di luce e misuriamo la luminosità totale del binario.

I ricercatori hanno identificato i nuovi oggetti analizzando le complesse e distintive variazioni di luminosità causate dalla loro insolita geometria. Un grafico di tali variazioni nel tempo viene chiamato curva di luce e le curve di luce dei nuovi sistemi corrispondono a quelle del primo sistema di questo tipo mai scoperto, un oggetto denominato Kearns Herbst 15D (KH 15D).

Le curve di luce di Bernhard-1 e Bernhard-2 scendono a una frazione della loro massima luminosità, la prima per 112 giorni ogni 192 giorni; quest'ultimo per 20 giorni ogni 62 giorni. Questi cali sono il segno che una delle stelle in ogni binario si sta muovendo dietro il disco visto dalla Terra. Quando la stella riemerge, la luminosità del sistema torna alla normalità.

Inoltre, quando i coautori hanno confrontato osservazioni recenti con dati d'archivio risalenti a decenni fa, hanno scoperto che entrambi gli oggetti variavano in luminosità per periodi molto più lunghi. Una precedente analisi di KH 15D da parte di Poon, Zhu e Zanazzi, insieme al lavoro di altri ricercatori, ha concluso che questo modello a lungo termine ha rivelato che il disco e le stelle erano ad angolo l'uno rispetto all'altro.

Poiché le stelle binarie e i loro dischi protoplanetari si condensano dalla stessa vasta nuvola di materiale rotante, il disco si trova tipicamente sullo stesso piano delle orbite delle stelle, proprio come le orbite della maggior parte dei pianeti e delle lune nel nostro sistema solare giacciono su lo stesso aereo. Immagina due pattinatori artistici, che si tengono per mano, volteggiano l'uno intorno all'altro mentre altri pattinatori circondano la coppia; tutti pattinano sullo stesso piano della superficie del ghiaccio.

Ma KH 15D, Bernhard-1 e Bernhard-2 sono rari in quanto i loro dischi circumbinari sono ad angolo rispetto ai piani delle stelle orbitanti. A causa di questa inclinazione, i dischi oscillano come una trottola, un movimento chiamato precessione, mentre si muovono tra noi e le stelle, facendo attenuare la luce delle stelle centrali. Per KH 15D, quel ciclo di attenuazione potrebbe richiedere da 60 a 6.000 anni.

I due tipi di variazioni di luminosità si combinano per creare la caratteristica curva di luce degli oggetti simili a KH 15D.

La scoperta di Bernhard-1 e Bernhard-2 è stata fatta quando Klaus Bernhard, un astronomo dilettante e membro della Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, ha analizzato i dati della Zwicky Transient Facility. Lo strumento della ZTF rileva l'intero cielo settentrionale ogni due giorni, fornendo dati per innumerevoli oggetti per lunghi periodi di tempo.

Analizzando i dati, Bernhard ha scoperto candidati simili a KH 15D. Ha poi condiviso le sue scoperte con Poon, Zanazzi e Zhu la cui ulteriore analisi ha rivelato Bernhard-1 e Bernhard-2.

Ora che i ricercatori hanno trovato altri due di questi rari oggetti celesti, sono ottimisti che seguiranno altre scoperte.

"Proprio questo mese, Gaia ha rilasciato i suoi dati più recenti", afferma Zanazzi della missione spaziale che ha osservato un miliardo di stelle nella Via Lattea dal suo lancio nel 2013. "E ora che abbiamo questo modello per questi oggetti, abbiamo speriamo di poterlo usare per trovare altri oggetti da aggiungere all'elenco."

"Speriamo anche che più osservatori guarderanno Bernhard-1 e Bernhard-2 per periodi più lunghi", afferma Poon. "Siamo fortunati che KH 15D sia stato osservato in un momento speciale in cui il suo orientamento fa diminuire la luce delle stelle centrali. Siamo fiduciosi che Bernhard-1 e Bernhard-2 esistano anche in questo orientamento favorevole, quindi avere più le osservazioni aumenteranno la nostra comprensione di questi oggetti rari". + Esplora ulteriormente

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