Nelle osservazioni del telescopio Hubble su sistema TW Hydrae sono stati osservati due ulteriori dischi protoplanetari che potrebbero nascondere pianeti in formazione.
Nel 2017 gli astronomi hanno riferito di aver osservato “strani giochi di ombre” in un vasto disco protoplanetario di gas e polvere che circonda la stella nana rossa TW Hydrae. L’ombra non proviene da un pianeta, ma da un disco interno leggermente inclinato rispetto al disco protoplanetario esterno molto più grande che la proietta sulla stella. Una delle spiegazioni ritenute plausibili dagli astronomi è che la gravità di un pianeta invisibile sta attirando polvere e gas nella sua orbita inclinata. E di recente anche una seconda ombra ha fatto la sua comparsa da pochi anni tra le osservazioni salvate nell’archivio MAST del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA.
Questa nuova ombra potrebbe provenire da un terzo disco annidato all’interno del sistema. I due dischi interni sarebbero dunque la prova di una coppia di pianeti in costruzione.
Il sistema TW Hydrae
NASA, ESA, J. Debes STScI
TW Hydrae ha meno di 10 milioni di anni e risiede a circa 200 anni luce di distanza da noi. All’inizio della sua storia, circa 4,6 miliardi di anni fa, il nostro Sistema Solare forse somigliava al sistema TW Hydrae. Poiché il sistema TW Hydrae è inclinato quasi frontalmente dal punto di osservazione dalla Terra, è un obiettivo ottimale per ottenere una vista completa di un sistema in evoluzione.
La seconda ombra è stata scoperta nelle osservazioni ottenute il 6 giugno 2021 nell’ambito di un programma pluriennale progettato per tracciare le ombre nei dischi circumstellari. John Debes di AURA/STScI per l’Agenzia spaziale europea presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland, ha confrontato queste ultime osservazioni del disco TW Hydrae con le osservazioni di Hubble fatte diversi anni fa.
Quando lo scienziato ha osservato per la prima volta i dati, ha pensato che qualcosa fosse andato storto con l’osservazione perché non si aspettava niente del genere. Dopo aver capito che il problema non risiedeva nei dati hanno dovuto eseguire modelli sofisticati in cui è stato variato il numero di dischi e i loro orientamenti per cercare di riprodurre le osservazioni di Hubble.
La soluzione migliore trovata dal team è che ci sono due dischi disallineati che proiettano ombre. Erano così vicini l’uno all’altro nella precedente osservazione da non essere visibili ma nel corso del tempo ora si sono separati e divisi in due ombre.
L’origine delle ombre nel disco protoplanetario
La spiegazione più semplice è che i dischi disallineati sono probabilmente causati dall’attrazione gravitazionale di due pianeti su piani orbitali leggermente diversi. Per questo Hubble sta mettendo insieme una visione dell’architettura del sistema.
I dischi possono essere creati dai pianeti che si lambiscono l’un l’altro mentre ruotano attorno alla stella. È un po’ come far girare due dischi in vinile a velocità leggermente diverse. A volte le etichette coincidono, ma poi una supera l’altra. I dati suggeriscono che i due pianeti devono essere abbastanza vicini l’uno all’altro. Se uno si fosse mosso molto più velocemente dell’altro sarebbe stato notato in precedenti osservazioni.
I pianeti sospetti si trovano in una regione situata circa alla stessa distanza tra Giove e il nostro Sole. E le ombre completano una rotazione attorno alla stella circa ogni 15 anni, il periodo orbitale che ci si aspetterebbe a quella distanza dalla stella. Inoltre, questi due dischi interni sono inclinati tra i cinque e i sette gradi rispetto al piano del disco esterno, paragonabile alla gamma di inclinazioni orbitali all’interno del Sistema Solare.
Il disco esterno su cui cadono le ombre può estendersi fino a parecchie volte il raggio della fascia di Kuiper del nostro Sistema Solare. Questo disco protoplanetario più grande presenta un vuoto posto a due volte la distanza media di Plutone dal Sole. Questa potrebbe essere la prova di un terzo pianeta nel sistema.
Eventuali pianeti interni sarebbero difficili da rilevare perché la loro luce si perderebbe nel bagliore della stella. Inoltre, la polvere nel sistema oscurerebbe la loro luce riflessa. L’osservatorio spaziale Gaia dell’ESA potrebbe essere in grado di misurare un’oscillazione della stella se i pianeti di massa di Giove la stanno trascinando, ma ciò richiederebbe anni dati i lunghi periodi orbitali.
Lo studio del sistema andrà avanti nel corso degli anni per cercare di scovare ulteriori informazioni che possano contribuire a una migliore comprensione della storia del nostro Sistema Solare.
Riferimenti: NASA\ESA\Hubble
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