ALMA svela i cantieri planetari

Alcuni astronomi, usando ALMA (Atacama Large Millimiter/submillimiter Array) hanno trovato l'indicazione più chiara finora che pianeti di massa molto maggiore di quella di Giove si sono formati recentemente nei dischi di gas e polvere che circondano quattro stelle giovani. Le misure del gas intorno alle stelle hanno fornito indizi aggiuntivi delle proprietà di questi pianeti.

Si trovano pianeti intorno a quasi tutte le stelle, ma gli astronomi ancora non capiscono come - e in quali condizioni - essi si formino. Per rispondere a queste domande, studiano i dischi di gas e polvere in rotazione intorno alle stelle giovani, quei dischi da cui si formano i pianeti. Essi però sono piccoli e lontani dalla Terra: serve perciò tutta la potenza di ALMA per rivelare i loro segreti.

Una classe particolare di dischi, detti dischi di transizione, mostra una sorprendente assenza di polvere nel centro, nella regione più vicina alla stella. Sono state proposte due motivazioni per spiegare queste misteriose lacune. La prima è che i forti venti stellari e le intense radiazioni avrebbero spazzato via o distrutto il materiale nei dintorni [1]. Alternativamente, alcuni giovani pianeti massicci durante il processo di formazione potrebbero aver eliminato la materia nella loro orbita intorno alla stella [2].

La sensibilità e la capacità risolutiva senza paragoni di ALMA hanno permesso ora a un'equipe di astronomi guidata da Nienke van der Marel dell'Osservatorio di Leiden nei Paesi Bassi di mappare la distribuzione del gas e della polvere in quattro di questi dischi di transizione, meglio di quanto sia finora stato possibile [3]. A sua volta ciò ha permesso per la prima volta di scegliere tra le due possibilità di spiegazione delle lacune.

Le nuove immagini mostrano notevoli quantità di gas all'interno di queste lacune nella polvere [4]. Sorprendentemente, però, anche il gas mostrava una lacuna, fino a tre volte più piccola di quella della polvere.

Ciò è possibile solo nello scenario in cui pianeti massicci appena formati hanno spazzato via il gas durante la loro orbita, intrappolando le particelle di polvere fino a una distanza maggiore [5].

"Osservazioni precedenti avevano già dato un indizio della presenza di gas all'interno delle lacune di polvere", spiega Nienke van der Marel. "Ma poichè ALMA riesce a produrre un'immagine del materiale dell'interno disco, in dettaglio più fine di quanto fosse possibile finora, possiamo scartare lo scenario alternativo. Questi divari profondi indicano chiaramente la presenza di pianeti, di massa parecchie volte quella di Giove, che scavano gli anfratti mentre si muovono all'interno del disco".

È importante sottolineare che queste osservazioni sono state condotte usando solo un decimo del potere risolutivo di ALMA, poichè sono state eseguite mentre metà della schiera di antenne era ancora in costruzione sulla piana di Chajnantor nel nord del Cile.

Servono ora nuovi studi per determinare se anche altri dischi di transizione puntano verso lo scenario dei pianeti, anche se le osservazioni di ALMA hanno fornito, nel frattempo, nuove preziose informazioni sul complesso processo di formazione dei pianeti.

"Tutti i dischi di transizione finora studiati che mostrano grandi cavità nella polvere hanno anche cavità nel gas. Con ALMA possiamo scoprire dove e quando nascono i pianeti giganti in questi dischi e confrontare questi risultati con i modelli di formazione planetaria," commenta Ewine van Dishoeck, dell'Osservatorio di Leiden e del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching [6]. "La detezione diretta di un pianeta è appena alla portata degli strumenti attuali, mentre la nuova generazione di telescopi in costruzione, come l'E-ELT (European Extremely Large Telescope), sarà in grado di spingersi molto più in là. ALMA sta indicandoci dove andare a guardare".