La formazione di un sistema planetario è una faccenda alquanto disordinata. Dopo che una stella ha finito di formarsi, il disco vorticoso di materiale rimasto dal processo inizia ad aggregarsi, formando i semi dei pianeti. Il complesso ambiente gravitazionale, tuttavia, non è gentile e questi corpi si urtano e si scontrano mentre continuano a crescere e migrare all’interno dei loro sistemi.
Un violento impatto planetario
Ora gli astronomi hanno trovato prove di una tale collisione in un sistema giovane, a 95 anni luce dalla Terra. Secondo la loro analisi, l’insolita polvere intorno alla giovane stella HD 172555, vecchia di 23 milioni di anni, è il risultato di un impatto planetario così violento da aver spogliato almeno parzialmente uno dei corpi della sua atmosfera.
“Questa è la prima volta che rileviamo questo fenomeno, di un’atmosfera protoplanetaria spogliata in un impatto gigantesco”, ha affermato l’astronoma Tajana Schneiderman del MIT.
“Tutti sono interessati ad osservare un impatto gigante perché ci aspettiamo che siano comuni, ma non abbiamo prove in molti sistemi per questo. Ora abbiamo ulteriori informazioni su queste dinamiche”.
Il processo di formazione planetaria è complicato e abbiamo dovuto mettere insieme ciò che sappiamo dal nostro sistema completamente formato e altri sistemi nella galassia della Via Lattea che abbiamo visto in varie fasi di sviluppo.
Quando una stella si forma da un ammasso di polvere e gas in una nube molecolare, si forma un vasto disco di materiale, che alimenta la stella in crescita.
Questo disco subisce una trasformazione, forse iniziando prima che la stella abbia anche finito di formarsi , poiché granelli e frammenti al suo interno iniziano ad aderire insieme, prima elettrostaticamente e poi, mentre il corpo accumula massa, gravitazionalmente.
Questi gruppi sempre più grandi si scontrano e si fondono, guadagnando alla fine massa sufficiente poiché un nucleo differenziato si stabilizzi al centro formando un pianeta.
Tuttavia, non tutti i piccoli pianeti sopravvivono. Pensiamo che uno di questi pianeti delle dimensioni di Marte che non ce l’ha fatta nel Sistema Solare si sia scontrato con la Terra per creare la Luna, per esempio.
Gli astronomi pensano che anche la maggior parte dei pianeti non si formi dove alla fine finisce; invece, si formano altrove e migrano nella loro posizione finale. Questi movimenti causerebbero ulteriori perturbazioni che potrebbero sfociare in scontri.
Si ritiene quindi che queste collisioni siano un evento abbastanza comune durante la formazione di un sistema planetario. In effetti, sembrano svolgere un ruolo importante nel modo in cui i pianeti crescono e nell’architettura definitiva di quel sistema.
HD 172555 è stato a lungo considerato un po’ strano. La polvere che vortica intorno ha una composizione e una granulometria insolite: una quantità insolita di silice e monossido di silicio solido e grani di polvere molto più piccoli della media.
Questo era stato precedentemente interpretato come il risultato di un impatto di ipervelocità, quindi Schneiderman e i suoi colleghi hanno deciso di dare un’occhiata più da vicino al monossido di carbonio attorno alla stella.
“Quando le persone vogliono studiare il gas nei dischi di detriti, il monossido di carbonio è in genere il più luminoso e quindi il più facile da trovare”, ha affermato Schneiderman. “Quindi, abbiamo esaminato di nuovo i dati sul monossido di carbonio per HD 172555 perché era un sistema interessante”.
Hanno scoperto che c’era molto monossido di carbonio, in orbita attorno alla stella a una distanza insolitamente ravvicinata di 10 unità astronomiche. A questa distanza, il gas avrebbe dovuto essere scomposto dalla radiazione stellare, il che significava che una spiegazione era giustificata.
La soluzione migliore per le osservazioni, secondo la modellazione del team, è stata un impatto gigantesco. Sono stati persino in grado di restringere il campo quando e come è successo. Almeno 200.000 anni fa – abbastanza recente da non far crollare il monossido di carbonio – un pianeta roccioso delle dimensioni della Terra è stato colpito da un corpo più piccolo a una velocità di 10 chilometri al secondo (oltre 22.000 miglia all’ora).
Questo impatto sarebbe stato così violento da disperdere almeno una parte dell’atmosfera del pianeta roccioso. Questo spiegherebbe il monossido di carbonio e la polvere ricca di silice.
“Di tutti gli scenari, è l’unico che può spiegare tutte le caratteristiche dei dati”, ha detto Schneiderman.
“Nei sistemi di questa età, ci aspettiamo che ci siano impatti giganti, e ci aspettiamo che gli impatti giganti siano davvero abbastanza comuni. Le scale temporali funzionano, l’età funziona e i vincoli morfologici e compositivi funzionano. L’unico processo plausibile che potrebbe produrre monossido di carbonio in questo sistema in questo contesto è un impatto gigantesco”.
I risultati ci forniscono nuovi strumenti per identificare quando si sono verificati impatti giganteschi. Se troviamo grandi quantità di monossido di carbonio dove non dovrebbe essere intorno a una stella, potrebbe essere un segno che le cose si sono complicate durante la formazione di un sistema planetario.
Possiamo quindi studiare questo gas e altri detriti, non solo per saperne di più sulle conseguenze di tali collisioni, ma per capire di cosa sono fatti i pianeti in altri sistemi: una sorta di aruspicia cosmica che potrebbe portarci a una migliore comprensione di come i pianeti sono nati.
La ricerca è stata pubblicata su Nature.
