L'Osservatorio europeo meridionale (ESO) ha pubblicato una straordinaria raccolta di immagini dei dischi circumstellari che circondano le giovani stelle. Le immagini sono state catturate con lo strumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) sullo Very Large Telescope (VLT) dell'ESO in Cile. Abbiamo guardato le immagini dei dischi circumstellar per un po 'di tempo, ma questa collezione rivela l'affascinante varietà di forme e dimensioni che questi dischi possono assumere.
Abbiamo un modello ampiamente accettato di formazione stellare supportato da ampie prove, tra cui immagini come queste dell'ESO. Il modello inizia con una nuvola di gas e polvere chiamata nuvola molecolare gigante. All'interno di quella nuvola, una tasca di gas e polvere inizia a fondersi. Alla fine, poiché la gravità fa cadere il materiale verso l'interno, la tasca diventa più massiccia ed esercita una forza di attrazione ancora più gravitazionale. Sempre più gas e polvere continuano ad essere assorbiti.
Il materiale che cade conferisce anche un momento angolare alla tasca, che provoca la rotazione. Una volta accumulato abbastanza materiale, la fusione si accende e nasce una stella. A quel punto, c'è una proto-stella all'interno della nuvola, con gas e polvere inutilizzati che rimangono in un anello rotante attorno alla proto-stella. Quell'anello rotante rimasto è chiamato disco circumstellare, da cui alla fine si formano i pianeti.
Ci sono altre immagini di dischi circumstellari, ma sono state difficili da catturare. Per visualizzare qualsiasi quantità di dettaglio nei dischi è necessario bloccare la luce della stella al centro del disco. È qui che entra in gioco SFERA.
SPHERE è stato aggiunto al Very Large Telescope dell'ESO nel 2014. Il suo compito principale è l'immagine diretta di pianeti extrasolari, ma ha anche la capacità di catturare immagini di dischi circumstellari. Per fare ciò, separa due tipi di luce: polarizzata e non polarizzata.
La luce proveniente direttamente da una stella - in queste immagini, una giovane stella ancora circondata da un disco circumstellare - non è polarizzata. Ma una volta che la luce delle stelle è diffusa dal materiale nel disco stesso, la luce si polarizza. SFERA, come suggerisce il nome, è in grado di separare i due tipi di luce e isolare solo la luce dal disco. È così che lo strumento cattura immagini così affascinanti dei dischi.
Da quando è diventato chiaro che gli esopianeti non sono rari e che la maggior parte delle stelle - forse tutte le stelle - hanno pianeti in orbita attorno a loro, capire la formazione del sistema solare è diventato un argomento caldo. Il problema è stato che non possiamo davvero vederlo accadere in tempo reale. Possiamo guardare il nostro Sistema Solare e altri completamente formati e fare ipotesi su come si sono formati. Ma la formazione dei pianeti è nascosta all'interno di quei disordine circumstellar. Vedere in questi dischi è cruciale per comprendere il legame tra le proprietà del disco stesso e i pianeti che si formano nel sistema.
I dischi ripresi in questa raccolta provengono principalmente da uno studio chiamato sondaggio DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). Le stelle di T Tauri sono giovani stelle di meno di 10 milioni di anni. A quell'età, i pianeti sono ancora in fase di formazione. Le stelle vanno da 230 a 550 anni luce di distanza dalla Terra. In termini astronomici, è abbastanza vicino. Ma la luce accecante delle stelle rende ancora molto difficile catturare la debole luce dei dischi.
Una delle immagini non è una stella T Tauri e non proviene dallo studio DARTTS-S. Il disco attorno alla stella GSC 07396-00759, nell'immagine qui sopra, proviene in realtà dal sondaggio SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets), sebbene le immagini stesse siano state catturate con SPHERE. GSC 07396-00759 è una stella rossa che fa parte di un sistema a più stelle che faceva parte dello studio DARTTS-S. La cosa sconcertante è che la stella rossa ha la stessa età della stella T TAURI nello stesso sistema, ma l'anello attorno alla stella rossa è molto più evoluto. Perché i due dischi attorno a due stelle della stessa età siano così diversi l'uno dall'altro in termini di scala temporale ed evoluzione è un enigma, ed è uno dei motivi per cui gli astronomi vogliono studiare questi dischi molto più da vicino.
Possiamo studiare il nostro Sistema Solare e osservare le posizioni e le caratteristiche dei pianeti e della cintura di asteroidi e della Cintura di Kuiper. Da ciò possiamo provare a indovinare come tutto si è formato, ma la nostra unica possibilità di capire come tutto è venuto insieme è guardare altri sistemi solari più giovani mentre si formano.
Lo strumento SPHERE e altri strumenti futuri come il James Webb Space Telescope, ci consentiranno di esaminare i dischi circumstellari attorno ad altre stelle e di prendere in giro i dettagli della formazione planetaria. Queste nuove immagini di SPHERE sono un assaggio allettante dei dettagli e della varietà che possiamo aspettarci di vedere.
