Pianeti neonati: la nuova tecnica per scovarli grazie ad ALMA

SCOPERTE –  Gli astronomi negli ultimi 20 anni hanno scoperto migliaia di esopianeti, ma riuscire a osservare un proto pianeta, cioè un corpo celeste che sta nascendo o è appena nato, è ben più difficile. Le tecniche a disposizione degli astronomi per la caccia agli esopianeti infatti si sono rivelate inefficaci nel caso di pianeti neonati, ma ora due diversi studi indipendenti elaborati dalle osservazioni del telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) situato in Cile hanno permesso di mettere a punto una nuova tecnica per scovarli.

Se infatti per individuare un esopianeta gli scienziati si concentrano sulle oscillazioni di luminosità della stella, che viene oscurata dal passaggio del corpo celeste in quello che è definito il metodo del transito, con i proto pianeti questo non è possibile. I due team internazionali però si sono concentrati sul disco di polvere e gas che circonda una stella neonata, detto disco protoplanetario, e ne hanno studiato nel dettaglio le variazioni del flusso di gas andando a cercare delle anomalie. Proprio come un gorgo in un fiume, che si forma in prossimità di un masso che ostacola il flusso dell’acqua, i pianeti neonati creano un gorgo nel flusso di gas e polvere che si estende intorno alla stella madre del sistema.

I proto pianeti scoperti sono in tutto tre per due differenti pubblicazioni sul The Astrophysical Journal: uno più esterno scoperto dal team guidato da Christophe Pinte, della Monash University in Australia e dell’Institut de Planétologie et d’Astrophysique dell’Université de Grenoble-Alpes in Francia, due più interni grazie al lavoro dei ricercatori guidati da Richard Teague, astronomo dell’University of Michigan. I loro articoli sono stati pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal.

I due team di astronomi hanno ottenuto due diverse conferme dell’esistenza di pianeti neonati intorno alla stella HD 163296 che si trova a 330 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Sagittario, ha appena 4 milioni di anni, appena un millesimo dell’età del nostro Sole che invece di anni ne ha quasi 5 miliardi. La sua massa, invece, è superiore: circa 2 volte la massa solare. La tecnica, ha spiegato Pinte, rappresenta un approccio innovativo alla ricerca di proto pianeti:

“Misurando il flusso di gas nel disco proto planetario ci ha permesso di stabilire con maggiore certezza che vi sono pianeti che orbitano intorno alla stella. Questa tecnica rappresenta un promettente passo in avanti nella comprensione di come i sistemi planetari si siano formati”.

Se il nostro “vecchio” Sole è circondato da un sistema con pianeti ben formati, la giovane stella osservata da ALMA è immersa in un disco protoplanetario costituito da polvere e gas. Proprio sull’analisi del flusso del gas a caccia di anomalie, e in particolare del gas di monossido di carbonio, si è concentrata l’attenzione degli scienziati, che hanno adattato la stessa tecnica a studiare regioni intorno alla stella. Le molecole di monossido di carbonio (CO) hanno infatti emissioni in una lunghezza d’onda millimetrica che ALMA riesce a osservare in gran dettaglio, rivelandone anche i più piccoli cambiamenti dovuti all’effetto Doppler del gas in movimento nel disco. Teague ha spiegato:

“Ci siamo concentrati sui movimenti del gas in piccola scala nel disco protoplanetario della stella. Si tratta di un approccio totalmente nuovo che potrà svelare i pianeti più giovani nella nostra galassia e tutto questo grazie alle immagini ad alta risoluzione di ALMA”.

I risultati pubblicati nell’articolo del team guidato da Teague evidenziano la presenza di due pianeti neonati, situati rispettivamente a 12 e a 21 miliardi di chilometri dalla stella. Nell’articolo pubblicato da Pinte, invece, il corpo celeste è localizzato a circa 39 miliardi di chilometri dall’astro. Tre distanze che rispettivamente sono comparabili a 80, 140 e 260 volte quella che intercorre tra la Terra e il Sole. Inoltre i corpi planetari osservati hanno dimensioni pari al nostro gigante gassoso, Giove.

La tecnica utilizzata e riadatta da Teague e colleghi permette di rilevare variazioni medie nel flusso di gas pari anche a piccole percentuali, permettendo dunque di indagare l’eventuale impatto della presenza di un pianeta vicino alla stella. Nel caso di Pinte, invece, la tecnica è stata riadattata in modo da rilevare grandi variazioni nel flusso, dell’ordine del 10 percento, e dunque permette di studiare le porzioni più esterne del disco protoplanetario.

Il lavoro di Pinte e Teague, reso possibile dalle immagini di alta qualità di ALMA, ha permesso dunque di stimare sia la presenza che la massa dei proto pianeti attorno alla giovane stella, e la nuova tecnica si è rivelata particolarmente promettente perché riduce i rischi di produrre un falso positivo. Solo un primo passo, che porta ALMA al centro della caccia ai pianeti neonati, mentre entrambi i team continueranno ad affinare i loro modelli, sperando di poter trovare altri corpi celesti appena nati e soprattutto di poterne studiare le atmosfere, così da poter svelare il processo di formazione planetaria.

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