Il concetto dell'artista di pianeta simile a Giove in orbita attorno a una stella. Credito immagine: NASA Clicca per ingrandire
Utilizzando lo Spitzer Space Telescope della NASA, un team di astronomi guidato dall'Università di Rochester ha rilevato delle lacune che circondano i dischi polverosi attorno a due stelle molto giovani, il che suggerisce che vi si siano formati pianeti giganti di gas. Un anno fa, questi stessi ricercatori hanno trovato prove del primo "pianeta bambino" attorno a una giovane stella, sfidando i modelli di formazione dei pianeti giganti della maggior parte degli astrofisici.
Le nuove scoperte nel numero del 10 settembre di Astrophysical Journal Letters non solo rafforzano l'idea che pianeti giganti come Giove si formino molto più velocemente di quanto gli scienziati si aspettassero tradizionalmente, ma una delle stelle avvolta dal gas, chiamata GM Aurigae, è analoga alla nostra sistema solare. A soli 1 milione di anni, la stella offre una finestra unica su come il nostro mondo potrebbe essere nato.
"GM Aurigae è essenzialmente una versione molto più giovane del nostro Sole, e il divario nel suo disco ha circa le stesse dimensioni dello spazio occupato dai nostri pianeti giganti", afferma Dan Watson, professore di fisica e astronomia all'Università di Rochester e capo del gruppo di ricerca sui dischi IRS di Spitzer. "Guardarlo è come guardare le immagini dei bambini del nostro Sole e del nostro sistema solare esterno", afferma.
"I risultati rappresentano una sfida per le teorie esistenti sulla formazione del pianeta gigante, in particolare quelle in cui i pianeti si accumulano gradualmente nel corso di milioni di anni", afferma Nuria Calvet, professore di astronomia all'Università del Michigan e autore principale dell'articolo. "Studi come questo alla fine ci aiuteranno a capire meglio come si formano i nostri pianeti esterni, così come altri nell'universo."
I nuovi "pianeti per bambini" vivono nelle radure che hanno esplorato nei dischi attorno alle stelle DM Tauri e GM Aurigae, a 420 anni luce di distanza nella costellazione del Toro. Questi dischi sono stati sospettati per diversi anni di avere buchi centrali che potrebbero essere dovuti alla formazione del pianeta. I nuovi spettri, tuttavia, non lasciano dubbi: le lacune sono così vuote e spigolose che la formazione planetaria è di gran lunga la spiegazione più ragionevole per il loro aspetto.
I nuovi pianeti non possono ancora essere visti direttamente, ma lo strumento a infrarossi dello spettrografo (IRS) di Spitzer ha mostrato chiaramente che mancava un'area di polvere che circonda certe stelle, suggerendo fortemente la presenza di un pianeta attorno a ciascuno. La polvere in un disco protoplanetario è più calda al centro vicino alla stella, e quindi irradia la maggior parte della sua luce a lunghezze d'onda più corte rispetto alle parti esterne più fredde del disco. Il team dei dischi IRS ha scoperto che c'era un brusco deficit di luce che irradiava a tutte le lunghezze d'onda a infrarossi brevi, suggerendo fortemente che la parte centrale del disco fosse assente. Queste stelle sono molto giovani per gli standard stellari, circa un milione di anni, ancora circondate dai loro dischi di gas embrionali. L'unica spiegazione fattibile per l'assenza di gas che potrebbe verificarsi durante la breve vita della stella è che un pianeta - molto probabilmente un gigante gassoso come il nostro Giove - sta orbitando attorno alla stella e “spazzando” gravitazionalmente il gas entro quella distanza dal stella.
Come per le scoperte del giovane pianeta dello scorso anno, queste osservazioni rappresentano una sfida a tutte le teorie esistenti sulla formazione del pianeta gigante, in particolare quelle dei modelli di "accrescimento del nucleo" in cui tali pianeti sono costruiti dall'accrescimento di corpi più piccoli, che richiedono molto più tempo per costruire un pianeta gigante che l'età di questi sistemi.
Il team IRS Disks ha scoperto qualcos'altro di curioso su GM Aurigae. Invece di una semplice pulizia centrale del disco della polvere, come negli altri casi studiati, GM Aurigae ha un chiaro spazio nel suo disco che separa un disco esterno denso e polveroso da uno tenue interno. Questo potrebbe essere uno stadio intermedio mentre il nuovo pianeta cancella la polvere che lo circonda e porta a una completa radura centrale come gli altri dischi "baby planet", oppure potrebbe essere il risultato di più pianeti che si formano in breve tempo e spazzano via la polvere in un modo più complesso.
GM Aurigae ha una massa 1,05 volte superiore al nostro Sole, quasi un gemello, quindi si svilupperà in una stella molto simile al Sole. Se fosse sovrapposto al nostro Sistema Solare, il divario scoperto si estenderebbe approssimativamente dall'orbita di Giove (460 milioni di miglia) all'orbita di Urano (1,7 miliardi di miglia). Questa è la stessa gamma in cui compaiono i pianeti giganti di gas nel nostro sistema. Piccoli pianeti non giganti di gas, mondi rocciosi come la Terra, non spazzerebbero tanto materiale e quindi non sarebbero rilevabili da un'assenza di polvere.
Il telescopio spaziale Spitzer è stato lanciato in orbita il 25 agosto 2003. Il team di ricerca dei dischi IRS è guidato da membri che hanno costruito lo spettrografo a infrarossi di Spitzer e comprende astronomi all'Università di Rochester, alla Cornell University, all'Università del Michigan, alla National Autonomous Università del Messico, Università della Virginia, Ithaca College, Università dell'Arizona e UCLA. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, gestisce la missione Spitzer Space Telescope per la direzione della missione scientifica della NASA, a Washington. Le operazioni scientifiche vengono condotte allo Spitzer Science Center del California Institute of Technology, sempre a Pasadena.
