Hubble scopre un protopianeta che potrebbe ribaltare i modelli di formazione dei pianeti

Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha ripreso le prove dirette della formazione di un protopianeta simile a Giove attraverso quello che i ricercatori descrivono come un “processo intenso e violento”. Questa scoperta supporta una teoria a lungo discussa su come si sono formati pianeti come Giove, chiamata “instabilità del disco”.

Il nuovo mondo in costruzione è racchiuso in un disco protoplanetario di polvere e gas con una caratteristica struttura a spirale che gli orbita attorno, circondando una giovane stella stimata intorno ai due milioni di anni. Era più o meno l’età del nostro sistema solare quando era in corso la formazione dei pianeti. (Il sistema solare ha attualmente 4,6 miliardi di anni.)

“La natura è intelligente, può produrre pianeti in molti modi diversi”, ha affermato Thayne Currie del Subaru Telescope ed Eureka Scientific, l’autore principale dello studio.

Tutti i pianeti sono fatti di materiale originato da un disco stellare. La teoria dominante della 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 corpi minuscoli, di dimensioni variabili dai granelli di polvere alle rocce, e si scontrano e si uniscono mentre orbitano attorno a un stella. Questo nucleo gassoso si accumula quindi lentamente dal disco. Al contrario, l’approccio dell’instabilità del disco è un modello top-down in cui quando un enorme disco attorno alla stella si raffredda, la gravità fa sì che il disco si disintegri rapidamente in uno o più frammenti della massa del pianeta.

Il pianeta appena formato, chiamato AB Aurigae b, è probabilmente circa nove volte più grande di Giove e orbita attorno alla sua stella ospite a ben 8,6 miliardi di miglia di distanza, più del doppio della distanza di Plutone dal nostro sole. A questa distanza, ci vorrebbe molto tempo, se così fosse, prima che un pianeta delle dimensioni di Giove si formi per accrescimento primario. Ciò porta i ricercatori a concludere che l’instabilità del disco ha consentito a questo pianeta di formarsi a una distanza così grande. Contrasta nettamente con le previsioni sulla formazione dei pianeti del modello di accrescimento del nucleo ampiamente accettato.

La nuova analisi combina i dati di due strumenti Hubble: lo Space Telescope Imaging Spectrometer e la Near Infrared Camera e Multi-Object Spectrograph. Questi dati sono stati confrontati con quelli ottenuti dall’ultimo strumento di imaging planetario chiamato SCExAO sul telescopio giapponese Subaru 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 cruciale, perché è molto difficile distinguere i pianeti minori dalle complesse proprietà del disco che non hanno nulla a che fare con i pianeti.

“La spiegazione di questo sistema è molto difficile”, ha detto Corey. “Questo è uno dei motivi per cui abbiamo 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 dato una mano: l’enorme disco di polvere e gas in orbita attorno alla stella AB Aurigae si è inclinato quasi frontalmente alla nostra vista dalla Terra.

Curie ha sottolineato che la longevità di Hubble ha svolto un ruolo speciale 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 suo cambio di idea.

“Non siamo stati in grado di rilevare questo movimento in un anno o due”, ha detto Corey. “Hubble ha fornito una base temporale, insieme ai dati Subaru, per 13 anni, che è stata sufficiente per essere in grado di rilevare il movimento orbitale”.

“Questo risultato migliora le osservazioni terrestri e spaziali e torneremo indietro nel tempo con le osservazioni di Hubble d’archivio”, ha 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: un’immagine molto solida”.

I risultati del team sono stati pubblicati nel numero del 4 aprile di astronomia naturale.

“Questa nuova scoperta è una forte prova che alcuni pianeti giganti gassosi possono formarsi attraverso il meccanismo dell’instabilità del disco”, ha affermato Alan Buss della Carnegie Institution for Science di Washington, DC. “In definitiva, la gravità è tutto ciò che conta, poiché i resti del processo di formazione delle stelle finiranno per unirsi per gravità per formare pianeti, in un modo o nell’altro”.

Comprendere i primi giorni della formazione di pianeti simili a Giove fornisce agli astronomi un contesto più ampio nella storia del nostro sistema solare. Questa scoperta apre la strada a futuri studi sulla composizione chimica di dischi protoplanetari come AB Aurigae, incluso il James Webb Space Telescope della NASA.