Il telescopio spaziale osserva la formazione “non convenzionale” di un nuovo pianeta “nove volte più massiccio di Giove”

nasa.gov

Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha fotografato direttamente le prove di un protopianeta simile a Giove che si forma attraverso quello che i ricercatori descrivono come un “processo intenso e violento“. Questa scoperta supporta una teoria a lungo dibattuta su come si formano pianeti come Giove, chiamata “instabilità del disco”:

Il nuovo mondo in costruzione è incorporato in un disco protoplanetario di polvere e gas con una struttura a spirale distinta che vortica intorno a una giovane stella che si stima abbia circa 2 milioni di anni. Si tratta dell’età del nostro sistema solare in cui era in corso la formazione del pianeta. (L’età del sistema solare è attualmente di 4,6 miliardi di anni.) “La natura è intelligente; può produrre pianeti in una gamma di modi diversi”, ha affermato Thayne Currie del Subaru Telescope ed Eureka Scientific, ricercatore capo dello studio.

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Tutti i pianeti sono fatti di materiale che ha avuto origine in un disco circumstellare. La teoria dominante per la formazione dei pianeti gioviani è chiamata “accrescimento del nucleo”, un approccio dal basso verso l’alto in cui i pianeti incorporati nel disco crescono da piccoli oggetti – con dimensioni che vanno dai granelli di polvere ai massi – che si scontrano e si attaccano insieme mentre orbitano attorno a una stella. Questo nucleo accumula quindi lentamente gas dal disco. Al contrario, l’approccio dell’instabilità del disco è un modello top-down in cui quando un enorme disco attorno a una stella si raffredda, la gravità fa sì che il disco si rompa rapidamente in uno o più frammenti di massa del pianeta.

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Il pianeta di nuova formazione, chiamato AB Aurigae b, è probabilmente circa nove volte più massiccio di Giove e orbita attorno alla sua stella ospite a un’enorme distanza di 8,6 miliardi di miglia, oltre due volte più lontano di Plutone dal nostro Sole. A quella distanza ci vorrebbe molto tempo, se mai, prima che un pianeta delle dimensioni di Giove si formi per accrescimento del nucleo. Ciò porta i ricercatori a concludere che l’instabilità del disco ha consentito a questo pianeta di formarsi a una distanza così grande. Ed è in netto contrasto con le aspettative sulla formazione del pianeta da parte del modello di accrescimento del nucleo ampiamente accettato.

La nuova analisi combina i dati di due strumenti Hubble: lo Space Telescope Imaging Spectrograph e la Near Infrared Camera e Multi-Object Spectrograph. Questi dati sono stati confrontati con quelli di uno strumento di imaging planetario all’avanguardia chiamato SCExAO sul telescopio Subaru giapponese da 8,2 metri situato sulla cima del Mauna Kea, nelle Hawaii. La ricchezza di dati provenienti dallo spazio e dai telescopi terrestri si è rivelata fondamentale, perché è molto difficile distinguere tra pianeti neonati e caratteristiche complesse del disco non correlate ai pianeti.

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3 immagini del sistema: liscivia è rosso-arancio brillante, la stella centrale è oscurata in ciascuna, il pianeta bianco-arancio luminoso è visto a circa 6 in punto.
I ricercatori sono stati in grado di visualizzare direttamente l’esopianeta di nuova formazione AB Aurigae b in un arco di 13 anni utilizzando lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble e la sua fotocamera a infrarossi vicini e spettrografo multi-oggetto (NICMOS). In alto a destra, l’immagine NICMOS di Hubble catturata nel 2007 mostra AB Aurigae b nella giusta posizione a sud rispetto alla sua stella ospite, che è coperta dal coronagrafo dello strumento. L’immagine catturata nel 2021 da STIS mostra che il protopianeta si è mosso in senso antiorario nel tempo.
Crediti: Scienza: NASA, ESA, Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.); Elaborazione delle immagini: Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.), Alyssa Pagan (STScI)

 

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“Interpretare questo sistema è estremamente impegnativo”, ha detto Currie. “Questo è uno dei motivi per cui avevamo bisogno di Hubble per questo progetto: un’immagine pulita per separare meglio la luce dal disco e da qualsiasi pianeta“. Anche la natura stessa ci ha fornito una mano: il vasto disco di polvere e gas che vortica intorno alla stella AB Aurigae è inclinato quasi di fronte alla nostra vista dalla Terra. Currie ha sottolineato che la longevità di Hubble ha svolto un ruolo particolare nell’aiutare i ricercatori a misurare l’orbita del protopianeta. Inizialmente era molto scettico sul fatto che AB Aurigae b fosse un pianeta. I dati d’archivio di Hubble, combinati con le immagini di Subaru, si sono rivelati un punto di svolta nel fargli cambiare idea. “Non siamo riusciti a rilevare questo movimento nell’ordine di un anno o due anni”, ha detto Currie. “Hubble ha fornito una base temporale, combinata con i dati Subaru, di 13 anni, che era sufficiente per essere in grado di rilevare il movimento orbitale”. “Questo risultato sfrutta le osservazioni del suolo e dello spazio e possiamo tornare indietro nel tempo con le osservazioni dell’archivio Hubble”, hanno aggiunto Olivier Guyon dell’Università dell’Arizona, Tucson, e Subaru Telescope, Hawaii.“AB Aurigae b è stato ora osservato a più lunghezze d’onda ed è emersa un’immagine coerente, molto solida”.

risultati del team sono pubblicati nel numero del 4 aprile di Nature AstronomyQuesta nuova scoperta è una forte prova che alcuni pianeti giganti gassosi possono formarsi a causa del meccanismo di instabilità del disco”, ha sottolineato Alan Boss della Carnegie Institution of Science di Washington, DC. “Alla fine, la gravità è tutto ciò che conta, poiché gli avanzi del processo di formazione stellare finiranno per essere riuniti dalla gravità per formare pianeti, in un modo o nell’altro”.

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Comprendere i primi giorni della formazione di pianeti simili a Giove fornisce agli astronomi più contesto nella storia del nostro sistema solare. Questa scoperta apre la strada a futuri studi sulla composizione chimica di dischi protoplanetari come AB Aurigae, anche con il James Webb Space Telescope della NASA. Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra la NASA e l’ESA (Agenzia spaziale europea). Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio. Lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, nel Maryland, conduce le operazioni scientifiche di Hubble. STScI è gestito per la NASA dall’Association of Universities for Research in Astronomy, a Washington, DC

Crediti illustrativi: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

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Fonte: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-finds-a-planet-forming-in-an-unconventional-way

 

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