La nascita di un sistema solare rivelata dai “ciottoli” del pianeta

Si pensa che questi semi per creare nuovi mondi si aggreghino gradualmente nel tempo, più o meno allo stesso modo in cui Giove è stato creato per la prima volta 4,5 miliardi di anni fa, seguito da Saturno, Urano, Nettuno, Mercurio, Venere, Terra e Marte.

Uno sguardo affascinante su come nasce un sistema solare come il nostro è stato rivelato con la scoperta di “ciottoli” di formazione planetaria attorno a due giovani stelle.

Si pensa che questi semi per creare nuovi mondi si aggreghino gradualmente nel tempo, più o meno allo stesso modo in cui Giove è stato creato per la prima volta 4,5 miliardi di anni fa, seguito da Saturno, Urano, Nettuno, Mercurio, Venere, Terra e Marte.

I dischi di formazione planetaria, noti come dischi protoplanetari, sono stati individuati in orbite almeno simili a quelle di Nettuno attorno alle giovani stelle DG Tau e HL Tau, entrambe a circa 450 anni luce dalla Terra.

Le nuove osservazioni, rivelate al National Astronomy Meeting 2025 della Royal Astronomical Society a Durham, stanno aiutando a riempire un pezzo mancante del puzzle della formazione dei pianeti.

“Queste osservazioni mostrano che dischi come DG Tau e HL Tau contengono già grandi serbatoi di ciottoli che formano pianeti almeno fino a orbite simili a quelle di Nettuno”, ha detto la ricercatrice Katie Hesterly, dell’Osservatorio SKA.

“Questo è potenzialmente sufficiente per costruire sistemi planetari più grandi del nostro sistema solare”.

Una mappa di e-MERLIN che mostra la struttura del disco inclinato attorno alla giovane stella DG Tauri, dove iniziano a formarsi ciuffi delle dimensioni di un ciottolo. Il suo asse lungo va da sud-est a nord-ovest (in basso a sinistra in alto a destra). L’emissione da un deflusso di materiale dalla stella centrale è visibile anche nelle direzioni nord-est e sud-ovest.

Hesterly, Drabek-Maunder, Greaves, Richards, et al.

Il disco HL Tau catturato da e-MERLIN è mostrato sovrapposto a un’immagine di ALMA, rivelando sia l’emissione compatta dalla regione centrale del disco che gli anelli di polvere su scala più grande.

Greaves, Hesterly, Richards, et al./ALMA partnership et al.

L’ultima ricerca fa parte del progetto PEBBLeS (Planet Earth Building-Blocks – a Legacy eMERLIN Survey), guidato dalla professoressa Jane Greaves, dell’Università di Cardiff.

Immaginando le cinture rocciose di molte stelle, il team sta cercando indizi su quanto spesso si formino i pianeti, e dove, attorno a stelle che si evolveranno in futuri soli come il nostro.

L’indagine utilizza e-MERLIN, un interferometro di sette radiotelescopi che si estendono per 217 km (135 miglia) in tutto il Regno Unito e collegati da una rete in fibra ottica superveloce al suo quartier generale presso l’Osservatorio di Jodrell Bank nel Cheshire.

Attualmente è l’unico radiotelescopio in grado di studiare i dischi protoplanetari – i vivai cosmici in cui si formano i pianeti – alla risoluzione e alla sensibilità richieste per questa scienza.

“Grazie a queste osservazioni, siamo ora in grado di indagare dove si raccoglie il materiale solido in questi dischi, fornendo informazioni su una delle prime fasi della formazione dei pianeti”, ha detto il professor Greaves.

Dagli anni ’90, gli astronomi hanno trovato sia dischi di gas che di polvere e quasi 2.000 pianeti completamente formati, ma gli stadi intermedi di formazione sono più difficili da rilevare.

Un’impressione artistica di polvere e minuscoli granelli in un disco protoplanetario che circonda una giovane stella.

NASA/JPL-Caltech

e-MERLIN è un interferometro di sette radiotelescopi che si estendono per 217 km (135 miglia) in tutto il Regno Unito, collegati da una rete in fibra ottica superveloce al suo quartier generale a Jodrell Bank. Osservatorio nel Cheshire.

e-MERLIN

“Decenni fa, si è scoperto che le giovani stelle erano circondate da dischi orbitanti di gas e minuscoli granelli come polvere o sabbia”, ha detto la dottoressa Anita Richards, del Jodrell Bank Centre for Astrophysics dell’Università di Manchester, che è stata anche coinvolta nella ricerca.

“Un numero sufficiente di grani per formare Giove potrebbe essere distribuito all’incirca sulla stessa area dell’intera orbita di Giove, rendendo questo facile da rilevare con telescopi ottici e infrarossi, o con l’interferometro radio submillimetrico ALMA.

“Ma quando i granelli si aggregano per formare pianeti, la superficie di una data massa diventa più piccola e più difficile da vedere”.

Per questo motivo, poiché i ciottoli di dimensioni centimetriche emettono meglio a lunghezze d’onda simili alle loro dimensioni, l’interferometro britannico e-MERLIN è l’ideale per cercarli perché può osservare a circa 4 cm di lunghezza d’onda.

In una nuova immagine di e-MERLIN del disco di DG Tau, si scopre che ciottoli di dimensioni centimetriche si sono già formati su orbite simili a quelle di Nettuno, mentre una collezione simile di semi planetari è stata rilevata anche intorno a HL Tau.

Queste scoperte offrono un primo assaggio di ciò che il telescopio Square Kilometre Array (SKA) in Sud Africa e Australia scoprirà nel prossimo decennio con la sua sensibilità e scala migliorate, aprendo la strada allo studio dei dischi protoplanetari in tutta la galassia con un dettaglio senza precedenti.

“e-MERLIN sta mostrando ciò che è possibile e il telescopio SKA lo porterà oltre”, ha detto il dottor Hesterly.

“Quando la verifica scientifica con il telescopio SKA-Mid inizierà nel 2031, saremo pronti a studiare centinaia di sistemi planetari per aiutare a capire come si formano i pianeti”.

Immagine: NASA/JPL-Caltech/Hesterly, Drabek-Maunder, Greaves, Richards, et al./Greaves, Hesterly, Richards, and et al./ALMA partnership et al.

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