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Pianeti nascenti in Pds 70 nella costellazione del Centauro

Pianeti nascenti in Pds 70 nella costellazione del Centauro

Stanno nascendo, ma già hanno assunto un aspetto ‘adulto’: sono due baby pianeti, appartenenti alla famiglia degli imponenti Gioviani caldi, scoperti nel sistema della stella Pds 70 e recentemente confermati.

I due corpulenti neonati, designati come Pds 70b e Pds 70c, sono al centro di uno studio appena pubblicato su The Astrophysical Journal (articolo“Keck/Nirc2 L’-band Imaging of Jovian-mass Accreting Protoplanets around Pds 70”); l’indagine, cui hanno preso parte anche esperti della Nasa e dell’Eso, è stata condotta da un gruppo internazionale di ricercatori, coordinati dal Dipartimento di Astronomia dell’Istituto Caltech di Pasadena.

 Pds 70
Pds 70

Pds 70 è una stella variabile di tipo T Tauri, situata nella costellazione del Centauro a circa 370 anni luce dalla Terra; è nota per il suo sistema, che rappresenta un unicum dove gli astronomi possono osservare i ‘lavori in corso’ nei processi di formazione planetaria.

I due pianeti in questione sono stati scoperti dal telescopio Vlt dell’Eso nel 2018 (Pds 70b) e nel 2019 (Pds 70c), ma c’era stata una certa confusione quando sono stati immortalati per la prima volta: infatti, a causa di una sorta di ‘cortina fumogena’ creata dal materiale circumstellare da cui dipende l’accrescimento dei proto-pianeti, era stato difficile differenziare i dischi di gas e polveri dai corpi celesti in fase di sviluppo.

Pds 70 pianeti
Nella foto in basso, l’immagine in cui sono presenti i due pianeti, realizzata con la nuova tecnica (Crediti: J. Wang/Caltech)

Gli autori del saggio, per fare chiarezza sui due baby Gioviani, hanno sviluppato una metodologia che ha consentito di distinguere chiaramente i dischi e i proto-pianeti; si sono serviti, in particolare, della fotocamera Nirc2 (Near-InfraRed Camera 2nd generation) installata sul telescopio Keck alle Hawaii e recentemente aggiornata con un sistema di ottica adattiva (consistente in un nuovo sensore di fronte d’onda a piramide nell’infrarosso e in un computer di controllo in tempo reale).

Nello specifico, il sensore è stato in grado di misurare le distorsioni nella luce che sono provocate dall’atmosfera terrestre e ha consentito la realizzazione di immagini molto più chiare e dettagliate.

Il ‘ritratto’ del sistema di Pds 70 è stato uno dei primi a vedere l’utilizzo di questo dispositivo, che secondo gli studiosi può fare la differenza in svariate tipologie di ricerca, soprattutto per quanto riguarda oggetti polverosi come le stelle giovani e i loro sistemi in formazione.

Il sistema PDS 70

PDS 70 ( V1032 Centauri ) è una stella T Tauri a bassa massa nella costellazione del Centaurus. Situata a circa 370  anni luce dalla Terra, ha una massa di 0,82  M e ha circa 10 milioni di anni. Il sistema dispone di un disco proto planetario contenente due esopianeti nascenti, PDS nome 70b e 70c PDS, che sono stati direttamente ripresi dalla European Southern Observatory ‘s Very Large Telescope. PDS 70b è stato il primo proto pianeta confermato ad essere ripreso direttamente.

Il disco proto planetario attorno a PDS 70 è stato ipotizzato per la prima volta nel 1992 e confermato nel 2006 insieme a una struttura a getto. Il disco ha un raggio di circa 140 AU. Nel 2012 fu scoperto un grande divario (~65 AU ) nel disco, che si pensava fosse causato dalla formazione planetaria. 

In seguito si è scoperto che il divario aveva più regioni: i grandi grani di polvere erano assenti fino a 80 AU, mentre i piccoli grani di polvere erano assenti solo rispetto a quelli precedentemente osservati fino a 65 AU. C’è un’asimmetria nella forma complessiva del divario; questi fattori indicano che probabilmente ci sono più pianeti che influenzano la forma della distribuzione di polvere. 

Pds 70 pianeti
Questa spettacolare immagine dello strumento SPHERE sul Very Large Telescope dell’ESO è la prima chiara immagine di un pianeta catturato nell’atto stesso della formazione attorno alla stella nana PDS 70. Il pianeta si distingue chiaramente, visibile come un punto luminoso a destra del centro dell’immagine, che è oscurato dalla maschera di coronagra utilizzata per bloccare la luce accecante della stella centrale.

Nei risultati pubblicati nel 2018, un pianeta nel disco, chiamato PDS 70b, è stato ripreso dal Very Large Telescope (VLT). Con una massa stimata alcune volte maggiore di Giove, si pensa che il pianeta abbia una temperatura di circa 1000 °C e un’atmosfera dotata di nuvole; la sua orbita ha un raggio approssimativo di 3,22 miliardi di chilometri (21,5 AU), impiegando circa 120 anni per una rivoluzione completa.

I modelli prevedono che il pianeta abbia acquisito il proprio disco di accrescimento.  Il disco di accrescimento è stato confermato con osservazione diretta nel 2019 e il tasso di accrescimento è stato misurato di almeno 5*10 -7 masse di Giove all’anno. 

Un secondo pianeta, chiamato PDS 70c, è stato scoperto nel 2019 usando lo spettrografo a campo integrale MUSE del VLT. Il pianeta orbita attorno alla sua stella ospite a una distanza di 5,31 miliardi di chilometri (35,5 AU), più lontano del PDS 70b. PDS 70c ha una risonanza orbitale quasi 1:2 con PDS 70b, il che significa che PDS 70c completa quasi un giro ogni volta che PDS 70b ne completa quasi due. 

Nel luglio 2019 gli astronomi che utilizzano l’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) hanno segnalato il primo rilevamento in assoluto di un disco circumplanetario che forma una luna. Il disco è stato rilevato attorno a PDS 70c, con un potenziale disco osservato attorno a PDS 70b.

Disco circumplanetario

Un disco circumplanetario è un toro o un accumulo a forma di anello di materia composto da gas, polvere, planetesimi, asteroidi o frammenti di collisione in orbita attorno a un pianeta. Intorno a pianeti, si possono formare lune e anche sotto sellelliti. Un tale disco può manifestarsi in vari modi.

Nel giugno 2019 gli astronomi hanno rilevato un disco circumplanetario attorno a PDS 70b  mediante spettroscopia e firme di accrescimento. Queste ultime sono state rilevate anche per altri candidati planetari in precedenza. Nel luglio 2019 gli astronomi hanno segnalato il primo rilevamento in assoluto utilizzando l’Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) di un disco circumplanetario.

Gli studi ALMA, usando lunghezze d’onda millimetriche e submillimetriche, sono i più dettagliati nell’osservare le polveri concentrate nelle regioni interplanetarie, poiché le stelle emettono relativamente poca luce a queste lunghezze d’onda e poiché le osservazioni ottiche sono spesso abbagliate dalla stella ospite luminosa.

Il disco circumplanetario fu rilevato attorno a un giovane esopianeta massiccio, simile a Giove , PDS 70c ; un altro disco del genere potrebbe essere stato rilevato anche attorno al relativo esopianeta simile a Giove, PDS 70b. Questi esopianeti fanno parte del sistema multiplanetario PDS 70 stelle, a circa 370 anni luce (110 parsec) dalla Terra. Secondo Andrea Isella, ricercatore capo della Rice University di Houston, in Texas ,

“Per la prima volta, possiamo osservare definitivamente i segni rivelatori di un disco circumplanetario, che aiuta a supportare molte delle attuali teorie sulla formazione del pianeta . Confrontando le nostre osservazioni con le immagini a infrarosso e ottiche ad alta risoluzione, possiamo vedere chiaramente che una concentrazione altrimenti enigmatica di minuscole particelle di polvere è in realtà un disco di polvere che avvolge il pianeta, la prima caratteristica mai osservata in modo conclusivo. 

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Brown, AGA; et al. (Collaborazione Gaia) (agosto 2018). “GaiaData Release 2: Riepilogo dei contenuti e proprietà dell’indagine”. Astronomia e astrofisica . 616. A1. arXiv: 1804.09365 . Bibcode: 2018A & A … 616A … 1G . doi: 10.1051 / 0004-6361 / 201833051.
  2. Riaud, P .; Mawet, D .; Absil, O .; Boccaletti, A .; Baudoz, P .; Herwats, E .; Surdej, J. (2006). “Imaging coronagrafico di tre stelle T Tauri di linea debole: evidenza della formazione planetaria intorno a PDS 70”(PDF)Astronomia e astrofisica458(1): 317–325. Bibcode:2006A & A … 458..317Rdoi:10.1051 / 0004-6361: 20065232.
  3. Hashimoto, J .; et al. (2012). “Imaging polarimetrico di strutture a grande cavità nel disco protoplanetario pre-transizionale attorno a PDS 70: osservazioni del disco”. Il diario astrofisico758(1): L19. arXiv:1208.2075 . Bibcode:2012ApJ … 758L..19Hdoi:10.1088 / 2041-8205 / 758/1 / L19.
  4. Gregorio-Hetem, J .; Hetem, A. (2002). “Classificazione di un campione selezionato di stelle T Tauri deboli”. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society336(1): 197 206. Bibcode:2002MNRAS.336..197Gdoi: 10.1046 / j.1365-8711.2002.05716.x .
  5. Il disco protoplanetario di Giant Gap PDS 70 può indicare più pianeti”SciTechDaily. 12 novembre 2012
  6. Staff (2 luglio 2018). “La prima immagine confermata del pianeta neonato catturata con il VLT dell’ESO – Spectrum rivela un’atmosfera nuvolosa”EurekAlert! 
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