Il telescopio spaziale Hubble ha fotografato le prove di un protopianeta simile a Giove in formazione attraverso processi molto violenti.

Il pianeta si trova all’interno di un disco protoplanetario di polvere e gas con una struttura a spirale che vortica intorno a una giovane stella che si stima abbia circa 2 milioni di anni. Si tratta della stessa età del nostro sistema solare quando era in corso la formazione del pianeta.

Tutti i pianeti sono fatti di materiale che ha avuto origine in un disco circumstellare. La teoria dominante per la formazione dei pianeti gioviani è chiamata accrescimento del nucleo, un approccio dal basso verso l’alto in cui i pianeti nel disco crescono da piccoli oggetti – con dimensioni che vanno dai granelli di polvere fino ai massi – che si scontrano e si attaccano insieme mentre orbitano attorno a una stella.

Questo nucleo accumula quindi lentamente gas dal disco. Al contrario, l’approccio chiamato instabilità del disco è un modello top-down in cui quando un enorme disco attorno a una stella si raffredda, la gravità fa sì che il disco si rompa rapidamente in uno o più frammenti di massa del pianeta.

AB Aurigae b
Rappresentazione artistica della formazione di AB Aurigae b. Credits: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

AB Aurigae b

Il pianeta di nuova formazione, chiamato AB Aurigae b, è probabilmente circa nove volte più massiccio di Giove e orbita attorno alla sua stella ospite a un’enorme distanza di 8,6 miliardi di miglia, oltre due volte più lontano di Plutone dal nostro Sole. A quella distanza ci vorrebbe molto tempo prima che un pianeta delle dimensioni di Giove si formi per accrescimento del nucleo. Ciò porta i ricercatori a concludere che l’instabilità del disco protoplanetario ha consentito a questo pianeta di formarsi a una distanza così grande. Ed è in netto contrasto con le aspettative sulla formazione del pianeta da parte del modello di accrescimento del nucleo ampiamente accettato.

La nuova analisi ha combinato i dati di due strumenti Hubble: lo Space Telescope Imaging Spectrograph e la Near Infrared Camera e Multi-Object Spectrograph. Questi dati sono stati confrontati con quelli di uno strumento di imaging planetario all’avanguardia chiamato SCExAO sul telescopio Subaru giapponese da 8,2 metri situato sulla cima del Mauna Kea, nelle Hawaii.

La ricchezza di dati provenienti dallo spazio e dai telescopi terrestri si è rivelata fondamentale, perché è molto difficile distinguere tra pianeti neonati e caratteristiche complesse del disco non correlate ai pianeti.

Anche la natura stessa ha dato una mano: il vasto disco di polvere e gas che vortica intorno alla stella AB Aurigae è inclinato quasi di fronte alla nostra vista dalla Terra.

La longevità di Hubble ha svolto un ruolo particolare nell’aiutare i ricercatori a misurare l’orbita del protopianeta. Inizialmente erano molto scettici sul fatto che AB Aurigae b fosse un pianeta, ma i dati d’archivio di Hubble, combinati con le immagini di Subaru, si sono rivelati un punto di svolta nel far cambiare idea.

Protoplanetario disco
Rappresentazione artistica di un disco protoplanetario.

In un arco osservativo di due anni, gli astronomi non avevano osservato alcun movimento orbitale che gli consentisse di confermarlo come pianeta, è servito l’archivio di Hubble con 13 anni di osservazioni per trovare i segni che stavano cercando. AB Aurigae b è stato ora osservato a più lunghezze d’onda ed è emersa un’immagine coerente, molto solida.

I risultati del team sono stati pubblicati nel numero del 4 aprile di Nature Astronomy.

Questa nuova scoperta è una forte prova che alcuni pianeti giganti gassosi possono formarsi a causa del meccanismo di instabilità del disco. E, alla fine, la gravità è tutto ciò che conta, poiché gli avanzi del processo di formazione stellare finiranno sempre per essere riuniti dalla gravità formando pianeti: in un modo o nell’altro.

Comprendere i primi giorni della formazione di pianeti simili a Giove fornisce agli astronomi più contesto nella storia del nostro sistema solare. Questa scoperta aprirà la strada a futuri studi sulla composizione chimica dei dischi protoplanetari come quelli di AB Aurigae, anche con il James Webb Space Telescope della NASA.

Riferimenti: NASA Goddard Space Flight Center

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