Un modello scientificamente accurato di Beta Pictoris e del suo disco. clicca per ingrandire
I dischi di gas e polvere che circondano le stelle appena nate sono noti come dischi proto-planetari; che si pensa siano regioni dove alla fine si formeranno i pianeti. Questi dischi scompaiono quando le stelle maturano, ma alcune stelle possono ancora essere viste con una nuvola di materiale intorno a loro chiamato dischi di detriti. Uno dei più famosi di questi è il disco che circonda Beta Pictoris, situato a soli 60 anni luce di distanza.
I pianeti si formano in dischi di gas e polvere che circondano le stelle appena nate. Tali dischi sono chiamati dischi proto-planetari. La polvere in questi dischi diventa pianeti rocciosi come la Terra e i nuclei interni di giganteschi pianeti gassosi come Saturno. Questa polvere è anche un deposito di elementi che formano la base della vita.
I dischi proto-planetari scompaiono quando le stelle maturano, ma molte stelle hanno quelli che vengono chiamati dischi di detriti. Gli astronomi ipotizzano che una volta che oggetti come gli asteroidi e le comete nascono dal disco proto-planetario, le collisioni tra loro possono produrre un disco di polvere secondario.
L'esempio più noto di tali dischi di polvere è quello che circonda la seconda stella più luminosa della costellazione Pictor, che significa "cavalletto del pittore". Questa stella, conosciuta come Beta Pictoris o Beta Pic, è un vicino molto vicino al Sole, a soli sessanta anni luce di distanza, e quindi facile da studiare nei minimi dettagli.
Beta Pic è due volte più luminoso del Sole, ma la luce del disco è molto più debole. Gli astronomi Smith e Terrile furono i primi a rilevare questa debole luce nel 1984, bloccando la luce dalla stella stessa usando una tecnica chiamata coronagrafia. Da allora, molti astronomi hanno osservato il disco Beta Pic usando strumenti sempre migliori e telescopi terrestri e spaziali per comprendere in dettaglio il luogo di nascita dei pianeti e quindi la vita.
Un team di astronomi dell'Osservatorio astronomico nazionale del Giappone, dell'Università di Nagoya e dell'Università di Hokkaido ha combinato per la prima volta diverse tecnologie per ottenere un'immagine di polarizzazione a infrarossi del disco Beta Pic con una risoluzione migliore e un contrasto più elevato che mai: un telescopio ad ampia apertura ( il telescopio Subaru, con il suo grande specchio primario da 8,2 metri), la tecnologia di ottica adattiva e una termocamera coronagrafica in grado di catturare immagini di luce con diverse polarizzazioni (la coronagrafica Subaru con ottica adattiva, CIAO).
Un telescopio ad ampia apertura, specialmente con l'eccezionale qualità di imaging di Subaru, consente di vedere una luce debole ad alta risoluzione. La tecnologia di ottica adattiva riduce gli effetti di distorsione dell'atmosfera terrestre sulla luce, consentendo osservazioni a risoluzione più elevata. La coronagrafia è una tecnica per bloccare la luce da un oggetto luminoso come una stella, per vedere oggetti più deboli vicino ad essa, come pianeti e polvere che circondano una stella. Osservando la luce polarizzata, la luce riflessa può essere distinta dalla luce proveniente direttamente dalla sua fonte originale. La polarizzazione contiene anche informazioni su dimensioni, forma e allineamento della luce che riflette la polvere.
Con questa combinazione di tecnologie, il team è riuscito a osservare Beta Pic nella luce infrarossa di due micrometri in lunghezza d'onda con una risoluzione di un quinto di secondo d'arco. Questa risoluzione corrisponde alla possibilità di vedere un singolo chicco di riso a un miglio di distanza o un seme di senape a un chilometro di distanza. Il raggiungimento di questa risoluzione rappresenta un enorme miglioramento rispetto a precedenti osservazioni polarimetriche comparabili degli anni '90 che avevano solo risoluzioni di circa un secondo e mezzo d'arco.
I nuovi risultati suggeriscono fortemente che il disco di Beta Pic contiene planetesimi, asteroidi o oggetti simili a una cometa, che si scontrano per generare polvere che riflette la luce delle stelle.
La polarizzazione della luce riflessa dal disco può rivelare le proprietà fisiche del disco come composizione, dimensioni e distribuzione. Un'immagine di tutta la luce a due lunghezze d'onda mostra la struttura lunga e sottile del disco vista quasi sul bordo. La polarizzazione della luce mostra che il dieci percento della luce a due micron è polarizzato. Il modello di polarizzazione indica che la luce è un riflesso della luce originata dalla stella centrale.
Un'analisi di come la luminosità del disco cambia con la distanza dalla centrale mostra una graduale diminuzione della luminosità con una piccola oscillazione. La leggera oscillazione della luminosità corrisponde alle variazioni della densità del disco. La spiegazione più probabile è che le regioni più dense corrispondono a dove si scontrano i planetesimi. Strutture simili sono state osservate più vicino alla stella in precedenti osservazioni a lunghezze d'onda più lunghe usando la fotocamera e lo spettrografo a infrarossi medi raffreddati di Subaru (COMICS) e altri strumenti.
Un'analisi simile di come la quantità di polarizzazione cambia con la distanza dalla stella mostra una diminuzione della polarizzazione a una distanza di cento unità astronomiche (un'unità astronomica è la distanza tra Terra e Sole). Ciò corrisponde a una posizione in cui anche la luminosità diminuisce, suggerendo che a questa distanza dalla stella ci sono meno planetesimi.
Mentre il team ha studiato modelli del disco Beta Pic in grado di spiegare sia le nuove che le vecchie osservazioni, hanno scoperto che la polvere nel disco di Beta Pic è più di dieci volte più grande dei grani tipici di polvere interstellare. Il disco di polvere Beta Pics è probabilmente composto da grossi frammenti di polvere e ghiaccio di dimensioni micrometriche come minuscoli coniglietti di polvere delle dimensioni di batteri.
Insieme, questi risultati forniscono una prova molto forte che il disco che circonda Beta Pic è generato dalla formazione e dalla collisione dei planetesimi. Il livello di dettaglio di queste nuove informazioni consolida la nostra comprensione dell'ambiente in cui i pianeti si formano e si sviluppano.
Motohide Tamura, che guida il team, afferma che “poche persone sono state in grado di studiare il luogo di nascita dei pianeti osservando la luce polarizzata con un grande telescopio. I nostri risultati mostrano che questo è un approccio molto gratificante. Abbiamo in programma di estendere la nostra ricerca ad altri dischi, per avere un quadro completo di come la polvere si trasforma in pianeti ".
Questi risultati sono stati pubblicati nell'edizione del 20 aprile 2006 dell'Astrophysical Journal.
Membri del team: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Università di Nagoya, California Institute of Technology), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Università di Hokkaido)
Questa ricerca è stata sostenuta dal Ministero dell'Istruzione, Cultura, Sport, Scienza e Tecnologia del Giappone attraverso un sussidio per la ricerca scientifica su aree prioritarie per lo "Sviluppo della scienza planetaria extra-solare".
Fonte originale: Comunicato stampa NAOJ
