Nuove immagini di un disco protoplanetario relativamente vicino, scattate dal telescopio Subaru su Mauna Kea, mostrano strani archi a forma di banana che circondano il nucleo centrale. La spiegazione più probabile di questi archi è che c'è un altro oggetto in orbita attorno alla stella; o una stella compagna o un grande pianeta, e l'interazione gravitazionale di questa compagna distorce il disco di materiale. Il disco protoplanetario, noto come HT142527, si trova a 650 anni luce di distanza dalla Terra.
Uno sguardo ravvicinato al disco protoplanetario attorno a una giovane stella da due squadre di astronomi che utilizzano il telescopio Subaru su Mauna Kea ha portato alla scoperta inaspettata di due archi a forma di banana uno di fronte all'altro. Il disco, che circonda la stella HD142527, mostra anche un divario che potrebbe essere il luogo di nascita tumultuoso di un pianeta e un arco esteso che potrebbe essersi formato durante un recente incontro con un vicino stellare. Questa scoperta aggiunge ancora più varietà alla sconcertante diversità delle forme del disco protoplanetario - che vanno dalle ciambelle alle spirali - che gli astronomi stanno scoprendo mentre studiano i terreni di nascita dei pianeti attorno ad altre stelle.
Gli astronomi hanno usato due diversi strumenti su Subaru per osservare il disco intorno all'HD 142527. Un team dell'Università di Nagoya, l'Osservatorio astronomico nazionale del Giappone / Graduate University for Advanced Studies (NAOJ / Sokendai) e l'Università di Kobe hanno osservato il disco protoplanetario usando l'imager coronagrafo con ottica adattiva (CIAO) nel vicino infrarosso a 1,65 e 2,2 micron con una risoluzione di 0,13 secondi d'arco. Ciò ha permesso al team di vedere i dettagli del disco su una scala paragonabile all'orbita di Urano e Nettuno nel nostro sistema solare. La tecnologia di ottica adattiva ha minimizzato l'effetto dell'atmosfera terrestre per migliorare la qualità dell'immagine. La coronagrafia, che nascondeva la stella centrale per rendere più facile da rilevare il materiale più debole attorno ad essa, ha contribuito alle osservazioni positive.
Un'altra serie di osservazioni fatte da ricercatori dell'Università di Tokyo, dell'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese (JAXA), NAOJ / Sokendai e Ibaraki University si è concentrata sul disco protoplanetario con lunghezze d'onda a infrarossi medi di 18,8 e 24,5 micron usando la fotocamera a infrarossi medi raffreddati di Subaru e spettrografo (COMICS). Le immagini, con risoluzioni spaziali di 0,5 secondi d'arco e 0,6 secondi d'arco, mostrano radiazioni emesse dal disco fino a oltre 100 unità astronomiche, o tre volte la distanza tra Nettuno e il Sole. Questa è la prima volta che un disco protoplanetario viene rilevato nell'infrarosso medio a tale distanza.
Le osservazioni a infrarossi medi si estendono anche più vicino verso la stella e rivelano un chiaro divario tra due strutture separate: un disco compatto di circa 80 unità astronomiche nel raggio e un disco esteso che fa eco alla forma di banana-split vista nelle osservazioni a infrarossi vicini e raggiunge un raggio di 170 unità astronomiche. Per entrambe le immagini nel vicino infrarosso e nel medio infrarosso, la differenza di luminosità nei lati opposti del disco esteso è dovuta all'inclinazione del disco. Il lato più lontano da noi è più debole nel vicino infrarosso. Nell'infrarosso medio, è più luminoso.
Le osservazioni a infrarossi medi hanno anche mostrato sia la dimensione dei granelli di polvere nel disco che la loro temperatura. Da queste informazioni, il team è stato in grado di determinare che i granelli di polvere nel disco stanno crescendo a dimensioni più grandi di quelle tipiche della polvere trovata tra le stelle.
Prima di ottenere queste immagini dettagliate, gli astronomi si aspettavano di trovare dischi lisci attorno a giovani stelle. Tuttavia, recenti osservazioni di dischi attorno alle stelle GG Tauri e AB Aurigae hanno cambiato il quadro. GG Tauri ha un disco a forma di ciambella e il disco attorno a AB Aurigae è distintamente a forma di spirale. La costruzione "banana split" di HD142527 ora sembra essere una variazione sul tema dei diversi dischi protoplanetari.
La spiegazione più probabile della forma "banana-split" di HD 142527 è la presenza di un altro oggetto in orbita attorno alla stella, una stella compagna molto più fioca o forse un pianeta. L'arco esteso è molto probabilmente dovuto al rimorchio gravitazionale di una stella di passaggio negli ultimi mille anni. Poiché gli astronomi si aspettano che la maggior parte delle stelle nascano in gruppo insieme ad altre stelle, molte caratteristiche del disco appena tracciato di HD142427 potrebbero essere comuni ad altre stelle nate con compagni.
Le nuove immagini sono le prime immagini del disco protoplanetario di HD142527 mai ottenute e tra i pochissimi esempi di imaging diretto riuscito di un disco protoplanetario da un telescopio terrestre. HD142527 si trova a soli 650 anni luce dalla Terra, eppure nonostante la vicinanza di questa stella, la turbolenza nell'atmosfera del nostro pianeta rende estremamente difficili immagini chiare del suo debole disco protoplanetario
ottenere. Le osservazioni di successo che hanno portato a questi risultati si basano sulle dimensioni, la stabilità e la posizione del telescopio Subaru e dei suoi strumenti, insieme all'uso della sua ottica adattiva e della tecnologia coronagrafica.
Dischi protoplanetari e vantaggi delle osservazioni a infrarossi
Per capire come si formano i pianeti è importante conoscere i dischi protoplanetari. Questi accumuli di gas e polvere circondano le giovani stelle e sono il terreno di nascita dei pianeti. Quando una stella nasce e cresce, il disco si forma dallo stesso materiale del gas stella con un piccolo componente di polvere.
Nel tempo, la polvere nei dischi protoplanetari si accumula in oggetti più grandi, che alla fine creano protopianeti. Questi si scontrano per formare pianeti. Recentemente gli astronomi hanno esaminato le stelle che hanno circa un milione di anni per comprendere gli ambienti polverosi in cui si formano i pianeti. Le osservazioni a infrarossi sono strumenti particolarmente potenti per aiutare a caratterizzare le strutture dettagliate attorno a tali stelle.
I dischi protoplanetari emettono luce in molte lunghezze d'onda, comprese lunghezze d'onda visibili, a infrarossi e millimetriche. Le lunghezze d'onda infrarosse trasportano informazioni sulla struttura, la temperatura e altre proprietà fisiche del disco e delle sue particelle di polvere. Eppure, anche con le osservazioni a infrarossi, ci sono ancora difficoltà nell'osservarle. I dischi protoplanetari sono deboli rispetto alle stelle che circondano, quindi ottenerne le immagini può essere difficile.
I dischi protoplanetari riflettono la luce del vicino infrarosso dalla stella centrale. Con l'uso della tecnologia dell'ottica adattiva, le osservazioni nel vicino infrarosso possono rivelare la struttura dettagliata del disco ad alta risoluzione. Tuttavia, poiché la luce non proviene direttamente dal disco, non contiene informazioni sulla temperatura e sulla densità del disco.
Alle lunghezze d'onda dell'infrarosso medio più lunghe, la risoluzione cala ma si può osservare la luce emessa dal disco stesso per ottenere informazioni sulla temperatura del disco. Poiché la stella centrale è anche più debole a lunghezze d'onda più lunghe, è più facile studiare regioni più vicine alla stella a lunghezze d'onda a infrarossi medi. La combinazione di osservazioni a lunghezze d'onda sia nell'infrarosso vicino che medio fornisce un quadro più completo dei dischi protoplanetari.
Questi risultati sono stati pubblicati nelle edizioni del Diario astrofisico del 10 gennaio 2006 e 20 giugno 2006. (ApJ 636: L153 e ApJ 644: L133)
Questa ricerca ha ricevuto il sostegno del Ministero giapponese dell'Istruzione, della cultura, dello sport, della scienza e dei fondi di ricerca tecnologica per le aree di ricerca specifiche per "Lo sviluppo della ricerca sul pianeta extra-solare".
Fonte originale: comunicato stampa Subaru
