Immagine di Hubble dell'anello attorno a Fomalhaut. Credito d'immagine: Hubble. Clicca per ingrandire.
L'immagine più dettagliata della luce visibile della NASA Hubble Space Telescope mai presa da un anello stretto e polveroso intorno alla stella vicina Fomalhaut (HD 216956), offre la prova più forte che un pianeta indisciplinato e invisibile potrebbe trascinare gravitazionalmente sull'anello.
Hubble mostra inequivocabilmente che il centro dell'anello si trova a 1,4 miliardi di miglia (15 unità astronomiche) di distanza dalla stella. Questa è una distanza pari a quasi metà del nostro sistema solare. La spiegazione più plausibile, hanno affermato gli astronomi, è che un pianeta invisibile che si muove in un'orbita ellittica sta rimodellando l'anello con la sua attrazione gravitazionale. L'anello che colpisce geometricamente, inclinato obliquamente verso la Terra, non avrebbe un grande offset se fosse semplicemente influenzato dalla sola gravità di Fomalhaut.
Un offset del centro dell'anello dalla stella è stato dedotto dalle osservazioni precedenti e più lunghe sulla lunghezza d'onda usando i telescopi submillimetrici su Mauna Kea, Hawaii, lo Spitzer Space Telescope, l'Osservatorio submillimetrico di Caltech e applicando modelli teorici e ipotesi fisiche. Ora le immagini nitide di Hubble rivelano direttamente l'offset dell'anello rispetto a Fomalhaut.
Queste nuove osservazioni forniscono una forte evidenza che almeno un oggetto di massa planetaria invisibile sta orbitando attorno alla stella. Hubble avrebbe rilevato un oggetto più grande di un pianeta, come un nano bruno. "Le nostre nuove immagini di Hubble confermano quelle precedenti ipotesi secondo cui un pianeta stava perturbando l'anello", ha affermato Paul Kalas dell'Università della California a Berkeley. L'anello è simile alla cintura di Kuiper del nostro sistema solare, un vasto serbatoio di materiale ghiacciato rimasto dalla formazione dei nostri pianeti del sistema solare.
Le osservazioni offrono approfondimenti sugli anni formativi del nostro sistema solare, quando i pianeti hanno giocato a un gioco di demolizione del derby con i detriti lasciati dalla formazione dei nostri pianeti, disperdendo gravitazionalmente molti oggetti attraverso lo spazio. Alcuni materiali ghiacciati potrebbero essere entrati in collisione con i pianeti del sistema solare interno, irrigandoli con acqua formata nel sistema solare esterno più freddo. Altri detriti potrebbero aver viaggiato verso l'esterno, formando la Cintura di Kuiper e la Nuvola di Oort, una nuvola sferica di materiale che circonda il sistema solare.
Solo Hubble ha la squisita risoluzione ottica per risolvere il fatto che il bordo interno dell'anello è più nitido del suo bordo esterno, un segno rivelatore che un oggetto sta spazzando via gravitazionalmente materiale come un aratro che cancella la neve. Un'altra firma classica dell'influenza di un pianeta è la larghezza relativamente stretta dell'anello, circa 2,3 miliardi di miglia (25 unità astronomiche). Senza un oggetto per mantenere inalterato il materiale dell'anello, gli astronomi hanno detto che le particelle si spargerebbero molto più largamente.
"Ciò che vediamo in questo anello è simile a quello che si vede nelle immagini dei veicoli spaziali Cassini degli anelli stretti di Saturno. In quelle immagini, le lune di Saturno "pastorano" il materiale dell'anello e impediscono all'anello di espandersi ", ha detto Kalas.
Il sospetto pianeta potrebbe essere in orbita lontano da Fomalhaut, all'interno del bordo interno dell'anello di polvere, tra 4,7 e 6,5 miliardi di miglia (da 50 a 70 unità astronomiche) dalla stella. L'anello è a 12 miliardi di miglia (133 unità astronomiche) da Fomalhaut, che è molto più lontano di quanto il nostro pianeta più esterno, Plutone, provenga dal Sole. Queste osservazioni di Hubble non rilevano direttamente il pianeta putativo, quindi gli astronomi non possono misurare la sua massa. Eseguiranno invece simulazioni al computer delle dinamiche dell'anello per stimare la massa del pianeta.
Kalas e i collaboratori James R. Graham dell'Università della California a Berkeley e Mark Clampin del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Md., Pubblicheranno i loro risultati nel numero del 23 giugno 2005 della rivista Nature.
Fomalhaut, una stella di 200 milioni di anni, è un semplice bambino rispetto al nostro Sole di 4,5 miliardi di anni. Risiede a 25 anni luce dal sole. Situato nella costellazione del Piscis Austrinus (il pesce del sud), l'anello Fomalhaut è dieci volte più vecchio dei dischi di detriti visti precedentemente attorno alle stelle AU Microscopii e Beta Pictoris, dove potrebbero ancora formarsi pianeti. Se il nostro sistema solare è un esempio, i pianeti dovrebbero essersi formati attorno a Fomalhaut entro decine di milioni di anni dopo la nascita della stella.
Le immagini di Hubble offrono anche uno scorcio della regione planetaria esterna che circonda una stella diversa dal nostro Sole. Molti degli oltre 100 pianeti rilevati oltre il nostro sistema solare stanno orbitando vicino alle loro stelle. La maggior parte delle attuali tecniche di rilevazione dei pianeti favorisce la ricerca di pianeti vicini alle loro stelle.
"Le dimensioni dell'anello di polvere di Fomalhaut suggeriscono che non tutti i sistemi planetari si formano e si evolvono allo stesso modo? le architetture planetarie possono essere molto diverse da stella a stella ”, ha spiegato Kalas. "Mentre l'anello di Fomalhaut è analogo alla Cintura di Kuiper, il suo diametro è quattro volte maggiore di quello della Cintura di Kuiper."
Gli astronomi hanno usato il coronagraph di Advanced Camera for Surveys (ACS) a bordo di Hubble per bloccare la luce della stella luminosa in modo da poter vedere i dettagli nell'anello debole.
"Il coronagraph dell'ACS offre un elevato contrasto, permettendoci di vedere la struttura dell'anello contro il bagliore estremamente luminoso di Fomalhaut", ha detto Clampin. “Questa osservazione è attualmente impossibile da fare a lunghezze d'onda visibili senza il telescopio spaziale Hubble. Il fatto che siamo stati in grado di rilevarlo con Hubble è stato inaspettato, ma impressionante. "
Kalas e i suoi collaboratori hanno usato Hubble per un periodo di cinque mesi nel 2004? 17 maggio, 2 agosto e 27 ottobre? per mappare la struttura dell'anello. Un lato dell'anello deve ancora essere ripreso perché si è esteso oltre il campo visivo della videocamera ACS. Gli astronomi useranno di nuovo Hubble quest'estate per mappare l'intero anello. Si aspettano che i dati aggiuntivi di Hubble rivelino se l'anello ha degli spazi vuoti, che potrebbero essere stati scavati dall'influenza gravitazionale di un corpo invisibile. Le esposizioni più lunghe e profonde possono anche mostrare se l'anello ha un diametro ancora più ampio di quello attualmente visto. Inoltre, gli astronomi misureranno i colori dell'anello per determinare le sue proprietà fisiche, compresa la sua composizione.
Le precedenti mappe di emissione termica di Fomalhaut hanno mostrato che un lato dell'anello è più caldo dell'altro lato, il che implica che l'anello è fuori centro di circa la metà della distanza misurata da Hubble. Questa differenza potrebbe essere spiegata dal fatto che le immagini ACS di Hubble della struttura dell'anello sono 100 volte più nitide delle osservazioni di lunghezza d'onda più lunghe e, quindi, producono un risultato molto più accurato. Oppure la discrepanza potrebbe implicare che la dimensione dell'anello sembra diversa ad altre lunghezze d'onda.
L'anello di polvere di Fomalhaut fu scoperto nel 1983 in osservazioni fatte dall'Infrared Astronomical Satellite (IRAS) della NASA. Il sistema è un obiettivo irresistibile per i futuri telescopi come il James Webb Space Telescope e il Terrestrial Planet Finder, ha affermato Kalas.
Fonte originale: Hubble News Release
