Gli astronomi concordano sul fatto che i pianeti nascano in dischi protoplanetari, anelli di polvere e gas che circondano le giovani stelle appena nate. Ma trovarli non è così semplice. Sebbene centinaia di questi dischi siano stati visti in tutto l’Universo, le osservazioni sulla nascita e l’effettiva osservazione planetaria si sono rivelate difficili all’interno di questi ambienti.
Ora, gli astronomi del Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian hanno creato un nuovo modo per rilevare questi inafferrabili pianeti appena nati e, con esso, prove conclusive di un minuscolo Nettuno o di un pianeta simile a Saturno in agguato in un disco protoplanetario. “Il rilevamento diretto di giovani pianeti è molto impegnativo e finora ha avuto successo solo in uno o due casi“, afferma Feng Long, astronomo post-dottorato presso il Center for Astrophysics, che ha guidato lo studio. “I pianeti sono sempre troppo deboli per essere visti perché sono incastonati in spessi strati di gas e polvere“.
Gli scienziati dovrebbero piuttosto cercare indizi per dedurre che un pianeta si sta sviluppando sotto la polvere. “Negli ultimi anni, abbiamo visto molte strutture nei dischi che pensiamo siano causate dalla presenza di un pianeta, ma che potrebbero essere causate da qualcos’altro“, afferma Long. “Abbiamo bisogno di nuove tecniche per vedere e supportare che un pianeta è lì“.
Lo studio
Per il suo studio, Long ha deciso di riesaminare un disco protoplanetario noto come LkCa 15. Situato a 518 anni luce di distanza, il disco si trova nella direzione della costellazione del Toro. Gli scienziati hanno precedentemente riportato prove della formazione di pianeti nel disco, utilizzando osservazioni con l’Osservatorio ALMA.
Long ha esaminato i nuovi dati ALMA ad alta risoluzione da LkCa 15, per lo più presi nel 2019, e ha scoperto due caratteristiche che non erano state rilevate prima. A circa 42 unità astronomiche dalla stella – o 42 volte la distanza dalla Terra al Sole – Long ha scoperto un anello polveroso con due gruppi luminosi e separati di materiale orbitante. Il materiale assumeva la forma di un piccolo “tufo” e di un arco più grande, ed erano a 120 gradi l’uno dall’altro.
Ha esaminato a lungo la scena con modelli al computer per scoprire cosa stesse causando l’accumulo del materiale e ha scoperto che le sue dimensioni e la sua posizione corrispondevano al modello per la presenza di un pianeta. “Questo arco e ‘tufo’ sono a circa 120 gradi l’uno dall’altro“, dice. “Questo grado di separazione non avviene per caso, è importante matematicamente“.
Punti lunghi verso luoghi nello spazio noti come punti di Lagrange, dove due corpi in movimento, come una stella e un pianeta in orbita, producono regioni di maggiore attrazione intorno a loro dove la materia può accumularsi. “Stiamo vedendo che questo materiale non è solo fluttuante, è stabile e ha una preferenza per dove vuole essere posizionato in base alla fisica e agli oggetti coinvolti“, spiega Long.
In questo caso, l’arco e il “tufo” di materiale che Long ha rilevato si trovano nei punti L4 e L5 di Lagrange. Nascosto a 60 gradi tra di loro c’è un piccolo pianeta che fa accumulare polvere nei punti L4 e L5. L’accumulo di materia ad un angolo di 120° rispetto alla stella LkCa 15 ci permette di intuire quali saranno i punti di Lagrange L5 e L4 e di identificare la presenza e la posizione del secondo corpo massiccio: un pianeta bambino.
I risultati mostrano che il pianeta ha all’incirca le dimensioni di Nettuno o Saturno e ha da uno a tre milioni di anni (relativamente giovane quando si tratta di pianeti). L’imaging diretto del minuscolo pianeta appena nato potrebbe non essere possibile a causa di vincoli tecnologici, ma Long pensa che ulteriori osservazioni ALMA di LkCa 15 potrebbero fornire ulteriori prove a sostegno della sua scoperta planetaria.
Lo scienziato spera anche che il suo nuovo approccio alla rilevazione dei pianeti – con materiale accumulato preferenzialmente nei punti di Lagrange – sarà utilizzato dagli astronomi in futuro. In altre parole, se c’è materia accumulata nei punti di Lagrange L4 e L5… è un Pianeta!
I risultati sono stati presentati in un articolo pubblicato giovedì su The Astrophysical Journal Letters.
