Per decenni, la visione più ampiamente accettata di come si è formato il nostro Sistema Solare è stata l'ipotesi nebulare. Secondo questa teoria, il Sole, i pianeti e tutti gli altri oggetti nel Sistema Solare si sono formati da materiale nebuloso miliardi di anni fa. Questa polvere subì un collasso gravitazionale al centro, formando il nostro Sole, mentre il resto del materiale formò un anello di detriti circumstellare che si unì per formare i pianeti.
Grazie allo sviluppo di moderni telescopi, gli astronomi sono stati in grado di sondare altri sistemi stellari per testare questa ipotesi. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi, gli astronomi sono stati in grado di osservare solo anelli di detriti attorno alle stelle con suggerimenti di pianeti in formazione. Solo di recente una squadra di astronomi europei è stata in grado di catturare l'immagine di un pianeta appena nato, dimostrando così che gli anelli di detriti sono davvero il luogo di nascita dei pianeti.
La ricerca del team è apparsa in due articoli recentemente pubblicati in Astronomia e astrofisica, intitolato "Scoperta di un compagno di massa planetaria all'interno del gap del disco di transizione attorno a PDS 70" e "Caratterizzazione orbitale e atmosferica del pianeta all'interno del gap del disco di transizione PDS 70". Il team alla base di entrambi gli studi comprendeva un membro del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), nonché diversi osservatori e università.
Per motivi di studio, i team hanno selezionato PDS 70b, un pianeta che è stato scoperto a una distanza di 22 unità astronomiche (UA) dalla sua stella ospite e che si credeva fosse un corpo di nuova formazione. Nel primo studio - guidato da Miriam Keppler del Max Planck Institute for Astronomy - il team ha indicato come hanno studiato il disco protoplanetario attorno alla stella PDS 70.
PDS 70 è una stella T Tauri a bassa massa situata nella costellazione del Centaurus, a circa 370 anni luce dalla Terra. Questo studio è stato condotto utilizzando immagini d'archivio nella banda del vicino infrarosso prese dallo strumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) sullo strumento Very Large Telescope (VLT) dell'ESO e sul coronagrafo del vicino infrarosso sul Gemini South Telescope .
Utilizzando questi strumenti, il team ha effettuato la prima rilevazione robusta di un giovane pianeta (PDS 70b) in orbita all'interno di una lacuna nel disco protoplanetario della sua stella e situato a circa tre miliardi di km (1,86 miliardi di mi) dalla sua stella centrale - all'incirca la stessa distanza tra Urano e il sole. Nel secondo studio, guidato da Andre Muller (anche lui dell'MPIA), il team descrive come hanno usato lo strumento SPHERE per misurare la luminosità del pianeta a diverse lunghezze d'onda.
Da questo, sono stati in grado di determinare che PDS 70b è un gigante gassoso che ha circa nove masse di Giove e una temperatura superficiale di circa 1000 ° C (1832 ° F), rendendolo un "Super-Giove caldo" particolarmente. Il pianeta deve essere più giovane della sua stella ospite e probabilmente sta ancora crescendo. I dati hanno anche indicato che il pianeta è circondato da nuvole che alterano la radiazione emessa dal nucleo planetario e la sua atmosfera.
Grazie agli strumenti avanzati utilizzati, il team è stato anche in grado di acquisire un'immagine del pianeta e del suo sistema. Come puoi vedere dall'immagine (pubblicata in alto) e dal video in basso, il pianeta è visibile come un punto luminoso a destra del centro annerito dell'immagine. Questa regione oscura è dovuta a un corongrafo, che blocca la luce della stella in modo che la squadra possa rilevare il compagno molto più debole.
Come ha spiegato Miriam Keppler, uno studente post dottorato presso la MPIA, in un recente comunicato stampa dell'ESO:
“Questi dischi intorno alle giovani stelle sono i luoghi di nascita dei pianeti, ma finora solo una manciata di osservazioni ha rilevato in essi piccoli accenni. Il problema è che fino ad ora, la maggior parte di questi candidati pianeta avrebbe potuto essere solo caratteristiche del disco. "
Oltre a individuare il giovane pianeta, i team di ricerca hanno anche notato che ha scolpito il disco protoplanetario in orbita attorno alla stella. In sostanza, l'orbita del pianeta ha tracciato un buco gigante al centro del disco dopo aver accumulato materiale da esso. Ciò significa che PDS 70 b si trova ancora nelle vicinanze del suo luogo di nascita, probabilmente accumulerà ancora materiale e continuerà a crescere e cambiare.
Per decenni, gli astronomi sono stati consapevoli di queste lacune nel disco protoplanetario e hanno ipotizzato che fossero prodotte da un pianeta. Ora hanno finalmente le prove a sostegno di questa teoria. Come ha spiegato André Müller:
“I risultati di Keppler ci danno una nuova finestra sulle fasi iniziali complesse e poco comprese dell'evoluzione planetaria. Avevamo bisogno di osservare un pianeta nel disco di una giovane stella per capire veramente i processi dietro la formazione del pianeta.“
Questi studi saranno un vantaggio per gli astronomi, soprattutto quando si tratta di modelli teorici di formazione ed evoluzione del pianeta. Determinando le proprietà atmosferiche e fisiche del pianeta, gli astronomi sono stati in grado di testare aspetti chiave dell'ipotesi nebulare. La scoperta di questo giovane pianeta avvolto dalla polvere non sarebbe stata se non fosse stata per le capacità dello strumento SPHERE dell'ESO.
Questo strumento studia esopianeti e dischi attorno alle stelle vicine usando una tecnica nota come imaging ad alto contrasto, ma si basa anche su strategie avanzate e tecniche di elaborazione dei dati. Oltre a bloccare la luce di una stella con un coronagraph, SPHERE è in grado di filtrare i segnali di deboli compagni planetari attorno a giovani stelle luminose a più lunghezze d'onda ed epoche.
Come ha affermato il prof. Thomas Henning, direttore di MPIA, co-investigatore tedesco dello strumento SPHERE e autore senior dei due studi, in un recente comunicato stampa di MPIA:
“Dopo dieci anni di sviluppo di nuovi potenti strumenti astronomici come SPHERE, questa scoperta ci mostra che siamo finalmente in grado di trovare e studiare pianeti al momento della loro formazione. Questo è il compimento di un sogno a lungo amato. "
Le future osservazioni di questo sistema consentiranno anche agli astronomi di testare altri aspetti dei modelli di formazione dei pianeti e di conoscere la storia antica dei sistemi planetari. Questi dati contribuiranno anche a determinare come il nostro sistema solare si è formato e si è evoluto durante la sua storia antica.
