A 370 anni luce da noi, un sistema solare sta costruendo pianeti per bambini. La stella al centro di tutto è giovane, solo circa 6 milioni di anni. E i suoi bambini sono due enormi pianeti, probabilmente entrambi i giganti gassosi, che si nutrono di materia gassosa dal disco circumsolare della stella.
La stella ospite in questo sistema si chiama PDS 70. PDS 70 è un po 'più piccolo e meno massiccio del nostro Sole, e sta ancora accumulando la materia stessa. Questa giovane stella è una stella di T Tauri, il che significa sostanzialmente che sono molto giovani e che hanno appena iniziato la vita. Perché è così giovane, i pianeti sono ancora in procinto di formarsi in orbita attorno ad esso. E vedere pianeti nascenti che si stanno ancora formando è qualcosa che solo ora gli astronomi stanno iniziando a diventare bravi.
"Questa è la prima rilevazione inequivocabile di un sistema a due pianeti che intaglia un gap del disco."
Julien Girard, Space Telescope Science Institute.
Ciò che rende interessanti le immagini di questi giovani pianeti che si formano ancora è che sono prove a sostegno della nostra teoria di vecchia data su come i pianeti si formano nei giovani sistemi solari. Quella teoria si chiama Ipotesi Nebulare ed è in circolazione da decenni, ma senza prove osservative a sostegno.
L'ipotesi nebulare
Le stelle si formano da enormi nuvole di idrogeno per lo più chiamate nuvole molecolari. Le nuvole molecolari sono gravitazionalmente instabili e il gas tende a raggrupparsi. Alla fine, uno di questi ammassi inizia a fare snowball e diventa sempre più grande. Mentre lo fa, la nuvola si appiattisce come un pancake, e inizia a ruotare, e quando il ciuffo centrale diventa abbastanza denso, si accende in una fusione e nasce una stella. Molte stelle si trovano nei sistemi binari, quando due stelle si formano dalla nuvola molecolare.
Ma la stella al centro non è l'unico ammasso. Altri grumi più piccoli si formano nel gas rotante e possono formarsi in pianeti. Alcuni dei pianeti gassosi, come Giove e Saturno nel nostro sistema solare, possono diventare davvero grandi. (Gli astronomi a volte si riferiscono a Giove e Saturno come "stelle fallite" perché erano sulla buona strada per diventare stelle ma non riuscivano a arrivarci.)
Se potessi congelare il processo lì, vedresti una giovane stella al centro di una nuvola di gas piatta e rotante. Ma nel gas vedresti spazi vuoti a forma di anello, in cui i pianeti sono occupati a raccogliere materiale e diventare, beh, pianeti. Questo processo si chiama accrescimento. E non è più una nuvola molecolare, ora si chiama "disco protoplanetario", perché è una forma del disco e vi si formano i proto-pianeti.
Ed è esattamente quello che vedono gli astronomi.
Vedere i pianeti reali
La cosa bella di queste nuove immagini è che non possiamo solo vedere le lacune e gli anelli che segnalano la presenza di un pianeta, ma possiamo vedere gli stessi pianeti stessi. Ed è solo la seconda volta che vediamo per certo un sistema a due pianeti che crea dei vuoti nel disco. (Nel 2008 è stato ripreso un sistema a quattro pianeti chiamato HR 8799)
"Siamo rimasti molto sorpresi quando abbiamo trovato il secondo pianeta".
Sebastiaan Haffert, autore principale, Osservatorio di Leida.
"Questa è la prima rivelazione inequivocabile di un sistema a due pianeti che intaglia un gap del disco", ha affermato Julien Girard dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland.
In questo nuovo studio, pubblicato nel numero di Nature Astronomy del 3 giugno, il team di astronomi ha utilizzato lo spettrografo MUSE sul Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale.
Vedere all'interno di un disco protoplanetario è un compito difficile. Non solo la stella è davvero luminosa, domina l'immagine, ma tutto il gas e la polvere nel disco possono bloccare la luce proveniente dai pianeti in formazione. Lo strumento MUSE ha il potere di agganciarsi alla luce emessa dall'idrogeno nella nuvola, che è un segno di idrogeno che si accumula nei pianeti che si formano ancora.
"Siamo rimasti molto sorpresi quando abbiamo trovato il secondo pianeta", ha dichiarato Sebastiaan Haffert dell'Osservatorio di Leida, autore principale del documento.
“Con strutture come ALMA, Hubble o grandi telescopi ottici a terra con ottica adattiva, vediamo dischi con anelli e spazi vuoti ovunque. La domanda aperta è stata: ci sono pianeti lì? In questo caso, la risposta è sì ", ha spiegato Girard.
Ciò che il team ha individuato è stato un pianeta chiamato PDS 70c. (Un altro pianeta nello stesso sistema, chiamato PDS 70b, è stato individuato per la prima volta circa un anno fa.)
Il nuovo pianeta, PDS 70c, è vicino al bordo esterno del disco e si trova a circa 3,3 miliardi di miglia dalla stella. È più o meno alla stessa distanza che Nettuno è dal Sole. Gli astronomi hanno solo stime preliminari della massa del pianeta, ma stimano che il PDS 70c sia da 1 a 10 volte più massiccio di Giove.
Il pianeta precedentemente scoperto, PDS 70b, si trova a circa 2 miliardi di miglia dalla stella, circa lo stesso di Urano nel nostro Sistema Solare. La sua massa è tra 4 e 17 volte la massa di Giove.
Ora aspettiamo Per il James Webb Telescope
Ottenere immagini di questi giovani esopianeti è una specie di felice incidente per lo spettrografo MUSE. Lo strumento è stato inizialmente sviluppato per studiare galassie e ammassi stellari. Ma a quanto pare, è bravo a individuare gli esopianeti nel processo di formazione. E quell'incidente ha aiutato a spostare l'ipotesi nebulare dall'ipotesi alla teoria accettata.
“Questa nuova modalità di osservazione è stata sviluppata per studiare galassie e ammassi stellari a una risoluzione spaziale più elevata. Ma questa nuova modalità lo rende adatto anche per l'imaging di pianeti extrasolari, che non era il driver scientifico originale per lo strumento MUSE ", ha affermato Haffert.
In futuro (il futuro che continua a essere ritardato) il James Webb Space Telescope (JWST) farà avanzare lo studio dei giovani pianeti che si formano in questi dischi. Una volta terminata l'interminabile attesa di quel telescopio spaziale avanzato, la sua potenza dovrebbe consentire agli astronomi di concentrarsi su lunghezze d'onda della luce molto specifiche che vengono emesse accumulando idrogeno.
Ciò significa che gli scienziati saranno in grado di misurare la temperatura dell'idrogeno gassoso nel disco, nonché la sua densità. Conoscere entrambe queste cose ci aiuterà a capire davvero come si formano i pianeti giganti di gas.
Ma per ora, almeno abbiamo immagini dei pianeti, e quando gli astronomi guardano nella galassia e vedono questi giovani sistemi stellari e le lacune nei dischi, possono essere sicuri che ci siano davvero pianeti lì.
