Comunicato Stampa

ALMA trova una stella doppia con strani e disordinati dischi di formazione planetaria

30 Luglio 2014

Alcuni astronomi, usando il telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) hanno trovato una sorprendente coppia di dischi di gas fortmente disallineati intorno a entrambe le giovani stelle del sistema binario HK Tauri. Queste nuove osservazioni di ALMA forniscono il quadro più chiaro finora dei dischi protoplanetari nelle stelle doppie. I nuovi risultati aiutano anche a spiegare perchè così tanti esopianeti - diversamente dai pianeti del Sistema Solare - finiscono con l'avere orbite molto strane, eccentriche o inclinate. Il risultato verrà pubblicato dalla rivista Nature il 31 luglio 2014.

A differenza del nostro solitario Sole, la maggior parte delle stelle si forma in sistemi binari - due stelle in orbita una intorno all'altra. Le binarie sono molto comuni, ma pongono una serie di domande, tra cui come e dove si formano i pianeti in un ambiente così complesso.

"ALMA ci ha dato finora la miglior veduta di un sistema binario con dischi protoplanetari - e ora scopriamo che i dischi sono reciprocamente disallineati!" ha commentato Eric Jensen, astronomo allo Swarthmore College in Pennsylvania, USA.

Le due stelle del sistema HK Tauri, a circa 450 anni luce dalla Terra nella costellazione del Toro, hanno meno di cinque milioni di anni e distano l'una dall'altra circa 58 miliardi di chilometri - circa 13 volte la distanza di Nettuno dal Sole.

La stella più debole, HK Tauri B, è circondata da un disco protoplanetario visto di taglio che blocca la luce stellare e permette perciò agli astronomi di avere una buona visuale sul disco, sia che osservino in luce visibile che alle lunghezze d'onda del vicino infrarosso.

Anche la stella compagna, HK Tauri A, possiede un disco, ma in questo caso il disco non blocca la luce della stella. Ne risulta che il disco non appare in luce visibile perchè la sua debole luminosità viene sommersa dalla luce brillantissima della stella. È però molto luminoso a lunghezza d'onda millimetrica, che ALMA vede facilmente.

Con ALMA, l'equipe è stata in grado non solo di vedere il disco intorno a HK Tauri A, ma anche di misurarne per la prima volta la rotazione. Questo quadro più chiaro ha permesso agli astronomi di calcolare l'allineamento, anzi il disallineamento reciproco dei dischi di almeno 60 gradi. Quindi, invece di essere nello stesso piano delle orbite delle due stelle, almeno uno dei dischi è fortemente inclinato.

"Questo evidente disallineamento ci ha permesso un'ottima visuale su un giovane sistema binario", ha aggiunto Rachel Akeson dell'Istituto NASA Exoplanet Science Institute presso il California Institute of Technology negli USA. "Anche se osservazioni precedenti indicavano che questo tipo di disallineamento fosse presente, le nuove osservazioni di ALMA di HK Tauri mostrano molto più chiaramente ciò che sta realmente accadendo in uno di questi sistemi."

Stelle e pianeti si formano da un'ampia nube di gas e polvere. Mentre il materiale di questa nube si contrae per effetto della gravità, inizia a ruotare finchè la maggior parte della polvere e del gas si adagia in un disco protoplanetario appiattito che ruota intorno a una protostella in crescita al centro.

Ma in un sistema binario come HK Tauri le cose si fanno più complesse. Quando le orbite delle stelle e dei dischi protoplanetari non sono all'incirca nello stesso piano, tutti i pianeti in formazione possono andare a finire su orbite molto eccentriche e inclinate [1].

"I nostri risultati ci mostrano che esistono le condizioni necessarie per modificare le orbite del pianeti e che queste condizioni sono già presenti nel momento in cui i pianeti di formano, apparentemente a causa del processo stesso di formazione del sistema binario", ha osservato Jensen. "Non possiamo perciò escludere altre teorie, ma possiamo sicuramente testimoniare che una seconda stella sia in grado di farlo."

Poichè ALMA può vedere gas e polvere nei dischi protoplanetari, altrimenti invisibile, ha permesso di realizzare immagini mai viste prima d'ora di questo giovane sistema binario. "Poichè lo vediamo in questi stadi preliminari di formazione, quando i dischi protoplanetari sono ancora presenti, possiamo vedere meglio come sono orientati" ha spiegato Akeson.

Guardando al futuro, i ricercatori vogliono determinare se questo tipo di sistema è o meno tipico. È un notevole caso singolo, ma servono nuove survey per determinare se questo tipo di configurazione è comune in tutta la nostra galassia, la Via Lattea.

Jensen conclude: "Anche se comprendere questo meccanismo è un grande passo avanti, non può spiegare tutti le bizzarre orbite dei pianeti extrasolari - non ci sono abbastanza compagne binarie perchè questa sia la risposta completa. È un rompicapo ancora da risolvere!".

Note

[1] Se le due stelle e i loro dischi non sono tutti sullo stesso piano, l'attrazione gravitazione di una stella perturba l'altro disco, facendolo oscillare e precedere, e viceversa. Un pianeta che si forma in uno di questi dischi verrà perturbato dall'altra stella e questo deformerà e farà inclinare l'orbita.

Ulteriori Informazioni

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, il Nord America e l'Asia Orientale, in cooperazione con la Repubblica del Cile. In Europa, ALMA è finanziata dall'ESO, in Nord America dalla U.S. National Science Foundation (NSF), in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e in Asia Orientale dagli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS), in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dell'Europa, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

Questo lavoro è descritto nell'articolo intitolato “Misaligned Protoplanetary Disks in a Young Binary Star System”, di Eric Jensen e Rachel Akeson, pubblicato nel numero del 31 luglio 2014 della rivista Nature.

L'equipe è composta da Eric L. N. Jensen (Dept. of Physics & Astronomy, Swarthmore College, USA) e Rachel Akeson (NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech, Pasadena, USA).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

Links

• Articolo scientifico
• Comunicato stampa dell'NRAO a proposito dei risultati su HK Tauri
• Immagine di HK Tauri dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA
• Ulteriori informazioni su ALMA
• Fotografie di ALMA
• Video di ALMA
• Volantino di ALMA
• Il film ALMA — In Search of our Cosmic Origins (ALMA - alla ricerca delle nostre origini cosmiche)
• Il libro di fotografie "In Search of our Cosmic Origins – The Construction of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array" ("Alla ricerca delle nostre origini cosmiche - la costruzione di ALMA)
• Altri comunicati stampa su ALMA

Contatti

Eric L. N. Jensen
Lead Scientist, Swarthmore College
Philadelphia, USA
Tel.: +1 610-328-8249
E-mail: ejensen1@swarthmore.edu

Rachel Akeson
NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech
Pasadena, USA
Tel.: +1 626-395-1812
E-mail: rla@ipac.caltech.edu

Charles E. Blue
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Anna Wolter (press contact Italia)
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Milano, Italy
Tel.: +39 02 72320321
E-mail: eson-italy@eso.org

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