Gli astronomi di Harvard e dello Smithsonian hanno contribuito al rilevamento di un disco di polvere circumplanetario attorno a un esopianeta, chiara presenza di una regione di formazione lunare.
Le nuove osservazioni, pubblicate giovedì su The Astrophysical Journal Letters, potrebbero far luce su come si formano le lune e i pianeti nei giovani sistemi stellari.
Il disco circumplanetario è un’area a forma di anello che circonda un pianeta in cui possono formarsi lune e altri satelliti. Il disco osservato circonda l’esopianeta PDS 70c, uno dei due pianeti giganti, simili a Giove, in orbita attorno a una stella a circa 400 anni luce di distanza.
Gli astronomi avevano già trovato indizi di un disco “formante la luna” attorno a questo esopianeta, ma poiché non potevano distinguere chiaramente il disco dall’ambiente circostante, non potevano confermare il suo rilevamento, fino ad ora.
“Il nostro lavoro presenta una chiara rilevazione di un disco in cui potrebbero formarsi dei satelliti”, afferma Myriam Benisty, ricercatrice dell’Università di Grenoble e dell’Università del Cile che ha guidato la ricerca utilizzando l’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA).
“Le nostre osservazioni ALMA sono state ottenute con una risoluzione così squisita che abbiamo potuto identificare chiaramente che il disco è associato al pianeta e siamo in grado di limitarne le dimensioni per la prima volta”.
Con l’aiuto di ALMA, Benisty e il team hanno scoperto che il diametro del disco è paragonabile alla distanza Sole-Terra e ha una massa sufficiente per formare fino a tre satelliti delle dimensioni della Luna.
“Abbiamo usato l’emissione millimetrica dei granelli di polvere fredda per stimare quanta massa c’è nel disco e, quindi, il potenziale serbatoio per formare un sistema satellitare intorno a PDS 70c“, afferma Sean Andrews, coautore dello studio e astronomo presso il Center for Astrofisica (CfA).
I risultati potrebbero rappresentare la chiave per scoprire come nascono le lune.
I pianeti si formano dalla condensazione di dischi di polvere circumstellari attorno a giovani stelle. In questo processo, un pianeta può acquisire il proprio disco circumplanetario, che contribuisce alla crescita del pianeta regolando la quantità di materiale che cade su di esso.
Allo stesso tempo, il gas e la polvere nel disco circumplanetario possono unirsi in corpi progressivamente più grandi attraverso molteplici collisioni, portando infine alla nascita di lune.
Ma gli astronomi non comprendono ancora appieno i dettagli di questi processi. “In breve, non è ancora chiaro quando, dove e come si formano i pianeti e le lune”, spiega Stefano Facchini, ricercatore dell’ESO, anche lui coinvolto nella ricerca.
“Finora sono stati trovati più di 4.000 esopianeti, ma tutti sono stati rilevati in sistemi maturi. PDS 70b e PDS 70c, che formano un sistema che ricorda la coppia Giove-Saturno, sono gli unici due esopianeti rilevati finora che sono ancora in via di formazione”, spiega Miriam Keppler, ricercatrice presso il Max Planck Institute for Astronomy in Germania e uno dei coautori dello studio.
“Questo sistema ci offre quindi un’opportunità unica per osservare e studiare i processi di formazione di pianeti e satelliti“, aggiunge Facchini.
PDS 70b e PDS 70c, i due pianeti che compongono il sistema, sono stati scoperti per la prima volta utilizzando il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO rispettivamente nel 2018 e nel 2019, e la loro natura unica significa che sono stati osservati molte volte con altri telescopi e strumenti da allora.
Queste ultime osservazioni ALMA ad alta risoluzione hanno ora permesso agli astronomi di ottenere ulteriori informazioni sul sistema. Oltre a confermare il rilevamento del disco circumplanetario intorno al PDS 70c e a studiarne le dimensioni e la massa, hanno scoperto che il PDS 70b non mostra una chiara evidenza di un tale disco, indicando che è stato privato della polvere dal suo ambiente di nascita da PDS 70c.
Una comprensione ancora più profonda del sistema planetario sarà raggiunta con l’Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO, attualmente in costruzione sul Cerro Armazones nel deserto cileno di Atacama.
“L’ELT sarà fondamentale per questa ricerca poiché, con la sua risoluzione molto più elevata, saremo in grado di mappare il sistema in modo molto dettagliato”, afferma il coautore Richard Teague, coautore e membro di Submillimeter Array (SMA) presso il CfA.
In particolare, utilizzando il Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) dell’ELT, il team sarà in grado di osservare i movimenti del gas intorno al PDS 70c per ottenere un’immagine 3D completa del sistema.
