In una serie di studi, un team di astronomi ha gettato nuova luce sull’affascinante e complesso processo di formazione dei pianeti. Le straordinarie immagini, catturate utilizzando il Very Large Telescope dell'Osservatorio Europeo Australe (VLT) in Cile, rappresentano una delle più grandi indagini mai effettuate sui dischi di formazione planetaria. La ricerca riunisce le osservazioni di oltre 80 giovani stelle che potrebbero avere pianeti in formazione attorno a loro, fornendo agli astronomi una ricchezza di dati e approfondimenti unici su come nascono i pianeti in diverse regioni della nostra galassia.
"Si tratta davvero di un cambiamento nel nostro campo di studi", afferma Christian Ginski, docente presso l'Università di Galway, Irlanda, e autore principale di uno dei tre nuovi articoli pubblicati su Astronomy &Astrophysics . "Siamo passati dallo studio intenso dei singoli sistemi stellari a questa vasta panoramica di intere regioni di formazione stellare."
Ad oggi sono stati scoperti più di 5.000 pianeti orbitanti attorno a stelle diverse dal Sole, spesso all’interno di sistemi nettamente diversi dal nostro sistema solare. Per capire dove e come nasce questa diversità, gli astronomi devono osservare i dischi ricchi di polvere e gas che avvolgono le giovani stelle, le culle stesse della formazione dei pianeti. Questi si trovano meglio nelle enormi nubi di gas dove si stanno formando le stelle stesse.
Proprio come i sistemi planetari maturi, le nuove immagini mostrano la straordinaria diversità dei dischi che formano i pianeti. "Alcuni di questi dischi mostrano enormi bracci a spirale, presumibilmente guidati dall'intricato balletto dei pianeti orbitanti", afferma Ginski.
"Altri mostrano anelli e grandi cavità scavate dalla formazione dei pianeti, mentre altri ancora sembrano lisci e quasi dormienti in mezzo a tutto questo trambusto di attività", aggiunge Antonio Garufi, astronomo dell'Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), e autore principale di uno degli articoli.
Il team ha studiato un totale di 86 stelle in tre diverse regioni di formazione stellare della nostra galassia:Taurus e Chamaeleon I, entrambi a circa 600 anni luce dalla Terra, e Orion, una nube ricca di gas a circa 1.600 anni luce da noi che è noto per essere il luogo di nascita di numerose stelle più massicce del sole. Le osservazioni sono state raccolte da un ampio team internazionale, comprendente scienziati provenienti da più di 10 paesi.
Il team è stato in grado di raccogliere diverse informazioni chiave dal set di dati. Ad esempio, in Orione hanno scoperto che le stelle in gruppi di due o più avevano meno probabilità di avere grandi dischi di formazione planetaria. Si tratta di un risultato significativo, dato che, a differenza del nostro Sole, la maggior parte delle stelle della nostra galassia hanno delle compagne. Oltre a ciò, l'aspetto irregolare dei dischi in questa regione suggerisce la possibilità che vi siano pianeti massicci incorporati al loro interno, il che potrebbe causare la deformazione e il disallineamento dei dischi.
Sebbene i dischi di formazione planetaria possano estendersi per distanze centinaia di volte maggiori della distanza tra la Terra e il Sole, la loro posizione a diverse centinaia di anni luce da noi li fa apparire come minuscoli puntini di spillo nel cielo notturno. Per osservare i dischi, l'equipe ha utilizzato il sofisticato strumento Spettro-Polarimetrico ad alto contrasto Exoplanet REsearch (SPHERE) montato sul VLT dell'ESO. Il sistema di ottica adattiva estrema all'avanguardia di SPHERE corregge gli effetti turbolenti dell'atmosfera terrestre, producendo immagini nitide dei dischi. Ciò significa che il team è stato in grado di acquisire immagini di dischi attorno a stelle con masse pari alla metà della massa del sole, che in genere sono troppo deboli per la maggior parte degli altri strumenti oggi disponibili.
Ulteriori dati per l'indagine sono stati ottenuti utilizzando lo strumento X-shooter del VLT, che ha permesso agli astronomi di determinare quanto siano giovani e massicce le stelle. L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), di cui l'ESO è partner, d'altro canto, ha aiutato il team a comprendere meglio la quantità di polvere che circonda alcune stelle.
Con l’avanzare della tecnologia, il team spera di scavare ancora più a fondo nel cuore dei sistemi di formazione dei pianeti. Il grande specchio da 39 metri del prossimo Extremely Large Telescope (ELT) dell'ESO, ad esempio, consentirà al team di studiare le regioni più interne attorno alle giovani stelle, dove potrebbero formarsi pianeti rocciosi come il nostro.
Per ora, queste immagini spettacolari forniscono ai ricercatori un tesoro di dati per aiutare a svelare i misteri della formazione dei pianeti.
"È quasi poetico che i processi che segnano l'inizio del viaggio verso la formazione dei pianeti e, in definitiva, la vita nel nostro sistema solare siano così belli", conclude Per-Gunnar Valegård, studente di dottorato presso l'Università di Amsterdam, Paesi Bassi. che ha condotto lo studio Orion. Valegård, che è anche insegnante part-time presso la Scuola Internazionale Hilversum nei Paesi Bassi, spera che le immagini ispirino i suoi alunni a diventare scienziati in futuro.
Questa ricerca è stata presentata in tre articoli apparsi su Astronomy &Astrophysicals . I dati presentati sono stati raccolti nell'ambito del programma a tempo garantito del consorzio SPHERE, nonché del grande programma ESO DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearly Young Stars).
Ulteriori informazioni: C. Ginski et al, La vista SPHERE della regione di formazione stellare di Chamaeleon I. Il censimento completo dei dischi che formano i pianeti con i programmi GTO e DESTINYS, Astronomia e Astrofisica (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202244005
A. Garufi et al, La visione SPHERE della regione di formazione stellare del Toro. Il censimento completo dei dischi che formano i pianeti con i programmi GTO e DESTINYS, Astronomia e Astrofisica (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202347586
P.-G. Valegard et al, Disk Evolution Study Through Imaging of Nearly Young Stars (DESTINYS):la vista SPHERE della regione di formazione stellare di Orione, Astronomia e astrofisica (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202347452
Informazioni sul giornale: Astronomia e astrofisica
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