Gli astronomi teorizzano che quando il nostro Sole era ancora giovane, era circondato da un disco di polvere e gas da cui alla fine si formarono i pianeti. Si ipotizza inoltre che la maggior parte delle stelle nel nostro Universo inizialmente siano circondate in questo modo da un "disco protoplanetario" e che in circa il 30% dei casi questi dischi diventeranno un pianeta o un sistema di pianeti.
Normalmente, si pensa che questi dischi orbitino attorno alla banda equatoriale (alias l'eclittica) di una stella o sistema di stelle. Tuttavia, una nuova ricerca condotta da un gruppo internazionale di scienziati ha scoperto il primo esempio di un sistema stellare binario in cui l'orientamento è stato invertito e il disco ora orbita attorno alle stelle attorno ai loro poli (perpendicolare all'eclittica).
Per motivi di studio, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Natura, il team ha fatto affidamento sulla matrice Atacama Large Millimeter / sub-millimeter (ALMA) per ottenere immagini ad alta risoluzione di HD 98800, un sistema a stella quadruplo a circa 146,4 anni luce dalla Terra. All'interno di questo sistema, hanno individuato una coppia binaria interna (HD 98800BaBb) di due stelle simili al Sole, circondate da un disco delle dimensioni di una cintura di asteroidi.
Questa scoperta conferma qualcosa che in precedenza era solo una teoria per gli astronomi, secondo cui alcuni dischi di detriti potrebbero avere una configurazione polare. Come ha affermato il dott. Grant M. Kennedy, un ricercatore della Royal Society University dell'Università di Warwick e l'autore principale dello studio, in un comunicato stampa di Warwick:
“I dischi ricchi di gas e polvere sono visti intorno a quasi tutte le giovani stelle e sappiamo che almeno un terzo di quelli che orbitano attorno a stelle singole formano pianeti. Alcuni di questi pianeti finiscono per essere disallineati con la rotazione della stella, quindi ci siamo chiesti se una cosa simile potrebbe essere possibile per i pianeti circumbinary. Una stranezza della dinamica significa che dovrebbe essere possibile un cosiddetto disallineamento polare, ma fino ad ora non abbiamo avuto prove di dischi disallineati in cui questi pianeti potrebbero formarsi. "
Sebbene difficili da osservare usando l'ottica convenzionale, i dischi di detriti sono relativamente facili da studiare nelle lunghezze d'onda della radio e dell'infrarosso lontano (cioè millimetro e submilliter), a causa di tutte le radiazioni che assorbono dalle loro stelle madri. Il dottor Kennedy e i suoi colleghi ricercatori si sono affidati alla rinomata capacità di ALMA di studiare oggetti in queste lunghezze d'onda per determinare l'orientamento del disco circoplanetario protoplanetario di HD 98800BaBb.
L'orbita del binario era già nota grazie a ricerche precedenti che determinavano il modo in cui le stelle orbitano l'una rispetto all'altra. Combinando questo con i dati ottenuti da ALMA, il Dr. Kennedy e il suo team sono stati in grado di stabilire che l'orientamento del disco di detriti era coerente con un'orbita perfettamente polare. Ciò significava che mentre le due stelle orbitano l'una sull'altra su un piano, il disco orbita su un piano perpendicolare a loro.
L'aspetto più eccitante di questa scoperta, secondo il Dr. Kennedy, è che dimostra che i pianeti possono formarsi in condizioni radicalmente diverse da quelle a cui siamo familiari. Come ha detto:
“Forse la cosa più eccitante di questa scoperta è che il disco mostra alcune delle stesse firme che attribuiamo alla crescita di polvere nei dischi attorno a singole stelle. Pensiamo che ciò significhi che la formazione dei pianeti può almeno iniziare in questi dischi circumbinary polari. Se il resto del processo di formazione del pianeta può avvenire, potrebbe esserci un'intera popolazione di pianeti circumbinary disallineati che dobbiamo ancora scoprire e cose come strane variazioni stagionali da considerare. "
"Strano" è certamente una descrizione accurata! Immagina, se vuoi, pianeti in cui appare un anello luminoso di notte, che si estende dal fondo dell'orizzonte e si estende fino in fondo. Anche il ciclo diurno sarebbe molto diverso, poiché le due stelle si muovono attraverso il cielo sia verticalmente che orizzontalmente nel corso di un anno. E in alcuni periodi dell'anno, solo una stella sarebbe apparso mentre si orbitavano l'un l'altro.
La configurazione polare significherebbe anche alcune insolite variazioni stagionali, in cui latitudini diverse riceverebbero più o meno illuminazione durante il periodo orbitale del pianeta. In combinazione con la rotazione del pianeta, le temperature e le condizioni di luce del giorno potrebbero variare considerevolmente attorno all'equatore. A seconda del periodo orbitale, le regioni polari potrebbero sperimentare estati e inverni per anni alla volta.
Quest'ultima scoperta indica che oltre ad avere composizioni e ambienti esotici, i pianeti extra-solari possono anche sperimentare orbite esotiche. Daniel Price, professore associato e ARC Future Fellow presso il Monash Center for Astrophysics (MoCA) e coautore del documento, ha spiegato:
“Pensavamo che altri sistemi solari si sarebbero formati proprio come i nostri, con i pianeti che orbitavano tutti nella stessa direzione attorno a un singolo sole. Ma con le nuove immagini vediamo un disco vorticoso di gas e polvere in orbita attorno a due stelle. È stato piuttosto sorprendente scoprire anche che quel disco orbita ad angolo retto rispetto all'orbita delle due stelle. Incredibilmente, altre due stelle sono state viste in orbita attorno a quel disco. Quindi se qui nascessero i pianeti ci sarebbero quattro soli nel cielo! ”
Oltre ad essere una prima scientifica che convalida le previsioni fatte dagli astronomi, quest'ultima scoperta potrebbe anche insegnarci molto su come i pianeti possono formarsi in altri sistemi solari. Poiché i cicli orbitali e diurni sono un fattore importante quando si tratta della vita sulla Terra, forse questi sistemi e altri simili potrebbero anche insegnarci una cosa o due su come la vita può emergere su altri pianeti.
