"Ooompah, loompah, ruggine di roopity ... ALMA trova le comete nascoste nella polvere." Secondo molti studi degli ultimi anni, gli astronomi sono consapevoli che i pianeti sembrano essere ovunque intorno alle stelle. Ora, grazie ad un dolce telescopio, l'Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), la scienza ha fatto un grande passo in avanti nella comprensione di come un giorno i minuscoli granelli di polvere in un disco protoplanetario possano evolversi in un formato più ampio.
A poco meno di 400 anni luce dalla Terra c'è un giovane sistema solare catalogato come Oph IRS 48. Nelle immagini tratte dai suoi perimetri esterni, gli astronomi hanno raccolto un indizio vitale nelle sue masse turbinanti di polvere: una regione a forma di mezzaluna soprannominata " trappola per la polvere ". I ricercatori ritengono che quest'area possa essere un bozzolo protettivo che consente alle formazioni rocciose di prendere forma. Perché una tale regione è importante? È il fattore smash. Quando gli astronomi cercano di modellare la polvere su formazioni rocciose, hanno scoperto che le particelle si autodistruggono ... o si schiantano l'una sull'altra o vengono attratte nella stella centrale. Affinché possano superare una certa dimensione, devono semplicemente disporre di un'area di protezione che consenta loro di crescere.
"C'è un grosso ostacolo nella lunga catena di eventi che porta da piccoli granelli di polvere a oggetti di dimensioni planetarie", ha dichiarato Til Birnstiel, ricercatore presso il Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian a Cambridge, Massachusetts, e co-autore di l'articolo pubblicato sulla rivista Science. “Nei modelli al computer di formazione dei pianeti, i granelli di polvere devono crescere da dimensioni submicroniche a oggetti fino a dieci volte la massa della Terra in pochi milioni di anni. Ma una volta che le particelle diventano abbastanza grandi, iniziano a prendere velocità e si scontrano, rimandandole al punto di partenza o spostandosi lentamente verso l'interno, ostacolando un'ulteriore crescita. "
Quindi dove può nascondersi un pianeta neonato, una cometa o un asteroide? Nienke van der Marel, dottoranda presso l'Osservatorio di Leida nei Paesi Bassi, e principale autrice dell'articolo, stava usando ALMA insieme ai suoi colleghi, per dare un'occhiata ravvicinata a Oph IRS 48 e scoprire un toro di gas con una centrale buco. Questa assenza di particelle di polvere era molto diversa dai precedenti risultati rilevati sul Very Large Telescope dell'ESO.
"All'inizio la forma della polvere nell'immagine è stata una sorpresa completa per noi", afferma van der Marel. “Invece dell'anello che ci aspettavamo di vedere, abbiamo trovato una forma di anacardio molto chiara! Abbiamo dovuto convincerci che questa funzionalità era reale, ma il segnale forte e la nitidezza delle osservazioni ALMA non lasciavano dubbi sulla struttura. Quindi ci siamo resi conto di ciò che avevamo trovato. "
Una sorpresa? Scommetti. Ciò che il team ha scoperto è stata una regione in cui grandi granelli di polvere sono rimasti in cattività e hanno potuto continuare a guadagnare massa mentre sempre più granuli si scontrano e si fondono insieme. Ecco la "trappola della polvere" che i teorici avevano predetto.
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Quindi cosa lo compone? Per mantenere uniti e formare i granelli di polvere è necessario un vortice, un'area ad alta pressione per proteggerli. Per formare questo vortice, è necessario che sia presente un grande oggetto, una stella compagna o un gigante gassoso. Come una barca che scorre attraverso le acque piene di alghe, l'oggetto secondario nel disco planetario avrebbe liberato un percorso sulla sua scia, producendo i vortici e vortici critici necessari per modellare la trappola della polvere. Mentre studi precedenti di Oph IRS 48 hanno scoperto un anello rigido di monossido di carbonio combinato con polvere, non è stata osservata alcuna "trappola". Tuttavia, ciò non significa che l'osservazione sia stata negativa. Gli astronomi hanno anche scoperto un divario tra le parti interne ed esterne del sistema solare - un indizio della presenza del necessario grande corpo.
Le condizioni erano giuste per una possibile trappola per la polvere. Inserisci ALMA. Ora i ricercatori sono stati in grado di vedere contemporaneamente sia il gas che i grani di polvere più grandi. Queste nuove osservazioni portarono a una scoperta che nessun altro telescopio aveva ancora rivelato ... un rigonfiamento sbilenco nella parte esterna del disco.
Come spiega van der Marel: "È probabile che stiamo osservando una specie di fabbrica di comete poiché le condizioni sono giuste affinché le particelle crescano da millimetro a dimensione di cometa. È improbabile che la polvere formi pianeti di dimensioni reali a questa distanza dalla stella. Ma nel prossimo futuro ALMA sarà in grado di osservare le trappole di polvere più vicine alle loro stelle madri, dove funzionano gli stessi meccanismi. Tali trappole di polvere sarebbero davvero le culle per i pianeti appena nati. "
Mentre le particelle più grandi migrano verso le aree di maggiore pressione, la trappola della polvere prende forma. Per convalidare le loro scoperte, i ricercatori hanno utilizzato la modellizzazione computerizzata per dimostrare che una regione ad alta pressione potrebbe derivare dal movimento del gas ai bordi di apertura. Corrisponde all'osservazione del disco Oph IRS 48.
"La combinazione di lavoro di modellazione e osservazioni di alta qualità di ALMA rende questo un progetto unico", afferma Cornelis Dullemond dell'Istituto di astrofisica teorica di Heidelberg, in Germania, che è un esperto di evoluzione della polvere e modellazione del disco e un membro del team . "Intorno al tempo in cui sono state ottenute queste osservazioni, stavamo lavorando su modelli che prevedono esattamente questo tipo di strutture: una coincidenza molto fortunata."
"Questa struttura che vediamo con ALMA potrebbe essere ridotta per rappresentare ciò che potrebbe accadere nel sistema solare interno dove si formerebbero più pianeti rocciosi simili alla Terra", ha detto Birnstiel. "Nel caso di queste osservazioni, tuttavia, potremmo vedere qualcosa di analogo alla formazione della fascia di Kuiper del nostro Sole o della nuvola di Oort, la regione del nostro sistema solare in cui si ritiene che abbiano origine le comete".
Come quella fabbrica dei sogni della nostra infanzia, ALMA è ancora in costruzione. Queste osservazioni uniche sono state fatte con i ricevitori ALMA Band 9 - strumentazione di fabbricazione europea che consente ad ALMA di fornire le immagini più nitide e dettagliate finora.
"Queste osservazioni mostrano che ALMA è in grado di fornire scienza trasformazionale, anche con meno della metà dell'intera gamma in uso", afferma Ewine van Dishoeck dell'Osservatorio di Leida, che ha contribuito in modo determinante al progetto ALMA per oltre 20 anni . "L'incredibile salto di sensibilità e nitidezza dell'immagine nella Banda 9 ci dà l'opportunità di studiare gli aspetti di base della formazione dei pianeti in modi che prima non erano semplicemente possibili".
Fonte originale della storia: Comunicato stampa ESO. Per ulteriori approfondimenti: Comunicato stampa NRAO.
