Quanto è tipico il nostro sistema solare?

La domanda tormenta gli scienziati planetari, ma fare rilevamenti di caratteristiche analoghe in altri sistemi planetari è piuttosto difficile. Ma gli astronomi sono riusciti ad individuare una caratteristica comune tra il nostro sistema solare ed un sistema planetario lontano circa 320 nni luce da noi: una caratteristica simile alla fascia di Kuiper.

È, dicono, il primo rilevamento polarimetrico dell’anello interno che circonda la stella che chiamiamo HD 141569A. E sta rivelando nuovi dettagli su un periodo cruciale dello sviluppo planetario.

HD 141569A è in realtà un oggetto piuttosto interessante e ben studiato. Ha due compagni molto vecchi e quindi fa parte di un sistema ternario, due nane rosse alla fine della loro vita. Ma HD 141569A ha solo 5 milioni di anni, ha una massa di circa tre volte la massa del Sole e la sua luce è di un tipo spettrale blu che brucia caldo e luminoso.

Nel 1999, fu scoperto un disco attorno alla giovane stella, con due anelli che raggiungevano rispettivamente un picco di 220 e 360 unità astronomiche. Questi due anelli sono i resti del materiale che turbinava e si accumulava nella stella mentre si stava formando; nel tempo, pezzi di materiale iniziano ad unirsi l’un l’altro per effetto della gravità, formando, pian piano, i pianeti.

Nel disco di HD 141569A, uno spazio tra i due anelli suggeriva che si stava formando un pianeta, aspirando gravitazionalmente tutto il materiale nella sua orbita.

Anche il nostro sistema solare ha dei resti del disco di accrescimento del Sole, residuati  dalla sua formazione avvenuta 4.6 miliardi di anni fa. La chiamiamo fascia di Kuiper, ed è un’area discoidale composta da detriti ghiacciati oltre l’orbita di Nettuno.

Plutone, che dista dal Sole, mediamente, 39,5 unità astronomiche, si trova già nella fascia di Kuiper.

Verso la fine del processo di accrescimento planetario, rimane un disco di detriti che può estendersi per centinaia di unità astronomiche. Il disco attorno a HD 141569A è un ibrido: sta attraversando una fase di transizione tra un disco protoplanetario e un disco di detriti.

Questi dischi ibridi sono affascinanti per gli scienziati planetari, poiché possono dirci come si formano i giganti gassosi e come i planetesimali in crescita interagiscono con il gas e la polvere nel disco.

Ora, studiando le radiazioni elettromagnetiche nella regione intorno alla stella, gli astronomi guidati da Juan Sebastian Bruzzone, dell’Università dell’Ontario occidentale in Canada, sono riusciti a calcolare la presenza di un anello simile attorno a HD 141569A, raggiungendo un picco di 44 unità astronomiche dalla stella .

(Bruzzone et al., ArXiv, 2019)

E hanno trovato non solo prove della formazione planetaria, ma suggeriscono che nel disco c’è un’altra struttura ad anello più vicina alla stella.

Specificamente, hanno trovato un braccio a spirale – una caratteristica già vista in un paio di altri dischi protoplanetari, compresi i due anelli esterni di HD 141569A, che è considerato l’evidenza della formazione di un pianeta. Sulla base delle caratteristiche del braccio a spirale, i ricercatori hanno dedotto che il pianeta dovrebbe avere una massa simile a quella di Giove o leggermente più piccolo.

Hanno anche confrontato l’emissione osservata con i modelli per trovare la soluzione migliore per il tipo di polvere che avrebbe potuto produrlo. Ma, anche con i modelli più simili, c’era un’emissione che non poteva essere presa in considerazione.

Tuttavia, quando un altro anello situato più vicino alla stella è stato aggiunto ai calcoli, il problema ha trovato la sua soluzione: una cintura distante tra le 5 e le 15 unità astronomiche riproduceva meravigliosamente l’emissione.

A parte il fatto che è abbastanza sorprendente che gli astronomi possano persino ottenere un tale rilevamento, questo è il tipo di studio finemente dettagliato che ci dice come sono nati i pianeti.

A sua volta, questo può dirci di più sul nostro sistema solare, ad esempio farci capire quanto è o non è tipico il nostro sistema solare.

“Considerando i dati di imaging risolti da altre strutture ad alto contrasto, il disco di detriti HD 1415169A dovrebbe essere composto da almeno tre, ma potenzialmente quattro, anelli nidificati, con strutture a spirale sui tre anelli risolti spazialmente“, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.

“In quanto tale, è un eccellente laboratorio per lo studio di dischi perturbati dinamicamente“.

La ricerca è stata accettata su The Astronomical Journal ed è disponibile su arXiv.

La missione Chang’e-4 del programma di esplorazione lunare cinese è stata lanciata nel dicembre del 2018 e, nel gennaio del 2019, il lander e il rover Yutu 2 sono diventati i primi esploratori robotici ad allunare sul lato opposto del nostro satellite naturale. La missione, pur con risultati contrastanti, è stata anche la prima a coltivare delle piante sulla Luna. Un ultimo passo effettuato dalla sonda.

L’ultimo, ma non meno importante sviluppo, riguarda l’Explorer a Bassa Frequenza dei Paesi Bassi-Cina (NCLE) che ha iniziato le operazioni dopo aver trascorso un anno in orbita attorno alla Luna.

Questo strumento, installato sul satellite di comunicazione Queqiao (posizionato  in orbita intorno al punto L2 cosi da garantire comunicazioni stabili con il lander Chang’e-4) è composto da tre antenne monopolari lunghe 5 metri che sono sensibili alle frequenze radio nell’intervallo 80 kHz – 80 Mhz. Con questo strumento ora attivo, Chang’e-4 è entrato nella fase successiva della sua missione.

L’osservatorio è il risultato della collaborazione tra l’Istituto olandese di radioastronomia (ASTRON) e la China National Space Agency (CNSA). ASTRON ha una lunga storia nella conduzione di radioastronomia, che include il funzionamento di uno dei più grandi radiotelescopi del mondo: il Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT), che fa anche parte della European Very Long Baseline Interferometry Network (EVN).

L’NCLE è il primo osservatorio di questo tipo che verrà utilizzato per portare a termine esperimenti di radioastronomia mentre orbita sul lato più lontano della Luna. Una posizione ideale per effettuare questo tipo di esperimenti perché, grazie alla massa della Luna che si interpone tra il satellite ed il nostro pianeta, tutte le interferenze radio sono schermate. Per questo motivo Queqiao ha dovuto operare da relè di comunicazione con il lander Chang’e-4.

NCLE è capace di svolgere diverse forme di ricerca scientifica, e il suo scopo principale è condurre esperimenti rivoluzionari nella radioastronomia. In particolare, l’NCLE raccoglierà dati nell’intervallo di emissione di 21 cm, che corrisponde ai primi periodi della storia del nostro universo, periodi noti come età oscura e alba cosmica, fino ad ora inaccessibili agli astronomi.

Studiando la luce emessa nella banda dei 21 centimetri gli astronomi potranno rispondere ad alcune domande sullo sviluppo dell’universo, quando si formarono le prime stelle e le galassie nane o che influenza abbia avuto la materia oscura e l’energia oscura nell’evoluzione di queste strutture.

Ecco quanto espresso da Marc Klein Wolt, l’Amministratore Delegato della Radboud Radio Lab e leader del team olandese su universetoday.com: “Il nostro contributo alla missione cinese Chang’e 4 è ora aumentato enormemente. Abbiamo l’opportunità di eseguire le nostre osservazioni durante la lunga notte lunare. La notte della luna è nostra, ora“.

Lo sviluppo delle antenne è costato tre anni di duro lavoro e  questa tecnologia dovrebbe aprire la strada a nuove opportunità per gli strumenti radio nello spazio. Oltre agli scienziati impegnati con ASTRON e CNSA, tanti altri attendono le prime misurazioni che NCLE porterà a termine.

Il professor Heino Falcke, presidente dell’istituto di astrofisica e radioastronomia presso l’Università di Radboud, è anche il leader scientifico del radiotelescopio olandese-cinese.

“Siamo finalmente in affari e abbiamo uno strumento di radioastronomia di origine olandese nello spazio. Il team ha lavorato duramente e i primi dati riveleranno quanto bene lo strumento funzioni davvero”.

Lo strumento si è dispiegato inizialmente con difficoltà e dopo un anno il team ha deciso di utilizzarlo con le antenne parzialmente dispiegate per raccogliere i primi dati per poi valutare se continuare in seguito a dispiegarle completamente.

Oggi lo strumento è sensibile ai segnali provenienti da circa 13 miliardi di anni fa, ovvero, circa 800 milioni di anni dopo il Big Bang. Una volta che le antenne saranno dispiegate per tutta la loro lunghezza, saranno in grado di intercettare i segnali emessi subito dopo il Big Bang.

In questo modo gli astronomi potranno osservare la luce emessa dalle prime stelle.

Fonte: Universe Today