Usando il telescopio spaziale Hubble della NASA, gli astronomi hanno completato il più grande e sensibile rilevamento di immagini a luce visibile dei dischi di detriti che circondano le stelle vicine. Questi dischi polverosi, probabilmente creati dalle collisioni tra gli oggetti residui della formazione del pianeta, sono stati ripresi attorno a stelle di appena 10 milioni di anni e mature come più di 1 miliardo di anni.
La ricerca è stata condotta da astronomi del Goddard Space Center della NASA con l'aiuto dell'Osservatorio Steward dell'Università dell'Arizona. Il sondaggio è stato condotto da Glenn Schneider, i cui risultati sono apparsi nel numero di ottobre 1, 2014 The Astronomical Journal.
"Scopriamo che i sistemi non sono semplicemente piatti con superfici uniformi", ha affermato Schneider. "Questi sono in realtà sistemi di detriti tridimensionali piuttosto complicati, spesso con strutture più piccole incorporate. Alcune delle sottostrutture potrebbero essere indicazioni di pianeti invisibili. "
Oltre a conoscere molto i campi di detriti che circondano le stelle vicine, lo studio ha offerto l'opportunità di conoscere meglio la formazione del nostro sistema solare.
"È come guardare indietro nel tempo per vedere i tipi di eventi distruttivi che una volta accadevano abitualmente nel nostro sistema solare dopo la formazione dei pianeti", ha affermato Schneider.
Una volta pensato per essere dischi piatti, lo studio ha rivelato un'inaspettata diversità e complessità delle strutture polverose di detriti che circondano le stelle osservate. Questo suggerisce fortemente che vengono colpiti gravitazionalmente da pianeti invisibili che orbitano attorno alla stella.
In alternativa, questi effetti potrebbero derivare dal passaggio delle stelle nello spazio interstellare. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che non c'erano due "dischi" di stelle circostanti simili.
Gli astronomi hanno utilizzato lo spettrografo di imaging del telescopio spaziale di Hubble per studiare 10 sistemi di detriti circumstellari precedentemente scoperti, oltre a MP Mus, un disco protoplanetario maturo che è paragonabile in età al più giovane dei dischi di detriti.
Le irregolarità osservate in particolare in un sistema simile ad un anello (attorno a HD 181327) assomigliano all'espulsione di un enorme spruzzo di detriti nella parte esterna del sistema dalla recente collisione di due corpi.
"Questo spruzzo di materiale è abbastanza distante dalla sua stella ospite - circa il doppio della distanza di Plutone dal Sole", ha affermato il co-investigatore Christopher Stark del Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Maryland. “Distruggere catastroficamente un oggetto così massiccio a una distanza così grande è difficile da spiegare, e dovrebbe essere molto raro. Se stiamo effettivamente assistendo alle recenti conseguenze di una massiccia collisione, il sistema planetario invisibile potrebbe essere piuttosto caotico. "
Un'altra interpretazione per le irregolarità è che il disco è stato misteriosamente deformato dal passaggio della stella attraverso lo spazio interstellare, interagendo direttamente con materiale interstellare invisibile. "Ad ogni modo, la risposta è entusiasmante", ha detto Schneider. "Il nostro team sta attualmente analizzando le osservazioni di follow-up che aiuteranno a rivelare la vera causa dell'irregolarità".
Negli ultimi anni gli astronomi hanno riscontrato un'incredibile diversità nell'architettura dei sistemi esoplanetari. Ad esempio, hanno scoperto che i pianeti sono disposti in orbite nettamente diverse da quelle del nostro sistema solare.
"Stiamo assistendo a una simile diversità nell'architettura dei sistemi di detriti di accompagnamento", ha affermato Schneider. “In che modo i pianeti influenzano i dischi e in che modo i dischi influenzano i pianeti? C'è una sorta di interdipendenza tra un pianeta e i detriti di accompagnamento che potrebbero influenzare l'evoluzione di questi sistemi di detriti esoplanetari. "
Da questo piccolo campione, il messaggio più importante da portare via è quello della diversità, ha affermato Schneider. Ha aggiunto che gli astronomi hanno davvero bisogno di capire le influenze interne ed esterne su questi sistemi - come venti stellari e interazioni con nuvole di materiale interstellare - e come sono influenzati dalla massa e dall'età della stella madre e dall'abbondanza di elementi più pesanti necessario per costruire pianeti.
Sebbene gli astronomi abbiano trovato quasi 4.000 candidati esopianeti dal 1995, principalmente con metodi di rilevazione indiretta, nello stesso periodo sono stati rappresentati solo circa due dozzine di sistemi di detriti di dispersione della luce, nello stesso periodo di tempo.
Questo perché i dischi sono in genere 100.000 volte più deboli rispetto (e spesso molto vicini) alle loro brillanti stelle madri. La maggior parte è stata vista a causa della capacità di Hubble di eseguire immagini ad alto contrasto, in cui la luce travolgente della stella viene bloccata per rivelare il debole disco che circonda la stella.
Il nuovo sondaggio di imaging fornisce anche informazioni su come il nostro sistema solare si è formato e si è evoluto 4,6 miliardi di anni fa. In particolare, la sospetta collisione del pianeta vista nel disco attorno all'HD 181327 potrebbe essere simile a come si è formato il sistema Terra-Luna, così come il sistema Plutone-Caronte oltre 4 miliardi di anni fa. In quei casi, le collisioni tra corpi di dimensioni planetarie generano detriti che poi si sono coalizzati in una luna compagna.
