Le nursery di esopianeti intorno a stelle neonate possono essere molto più piccole del previsto: “È sorprendente”
I dischi protoplanetari visti dal telescopio ALMA, con un’illustrazione di un disco protoplanetario evidenziato in primo piano. (Credito immagine: ESO/L. Calçada/Guerra-Alvarado et al.)
Gli astronomi hanno scoperto che le nubi appiattite di gas e polvere intorno alle stelle — nursery che danno vita ai pianeti — sono generalmente più piccole di quanto si pensasse. Alcune sono così piccole, infatti, che si inserirebbero perfettamente nell’orbita terrestre intorno al sole. Inoltre, le osservazioni del team, condotte con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), hanno rivelato che questi cosiddetti ”dischi protoplanetari” sono più comuni di quanto gli scienziati avessero teorizzato, con piccole stelle nane rosse in grado di ospitarli.
Gli astronomi hanno studiato 73 dischi protoplanetari nella regione di Lupus, una prominente sezione di formazione stellare nello spazio situata a circa 400 anni luce dalla Terra nella costellazione dello Scorpione. Il team ha scoperto molte giovani stelle che ospitano piccoli dischi protoplanetari, alcuni non molto più spessi della distanza tra la Terra e il sole (un’unità astronomica, o AU). “È sorprendente scoprire che i dischi protoplanetari possono essere così piccoli e che sono così comuni,” ha detto Paola Pinilla, membro del team di studio e ricercatrice presso il Mullard Space Science Laboratory dell’University College di Londra (UCL). “Poiché i dischi grandi e luminosi sono i più facili da osservare, la nostra visione precedente del sito di nascita dei pianeti era distorta.”
Il team ha anche scoperto che la maggior parte dei dischi osservati non mostrava né lacune né anelli. Pinilla ha aggiunto che, grazie alle incredibili capacità di ALMA, gli astronomi sono finalmente in grado di caratterizzare i dischi piccoli e deboli intorno alle stelle nane rosse che hanno solo dal 10% al 50% della massa del nostro sole. “Queste stelle sono le più comuni nella nostra galassia, quindi stiamo finalmente rivelando e comprendendo le condizioni più comuni per la formazione dei pianeti,” ha detto Pinilla.
Le condizioni ideali per le super-Terre
Negli ultimi dieci anni, gli astronomi hanno fotografato centinaia di dischi protoplanetari, scoprendo che, in generale, sono così grandi che si estenderebbero oltre l’orbita di Nettuno, circa 30 AU. ALMA, un array di 66 radiotelescopi situato nella regione del deserto di Atacama nel nord del Cile, non è estraneo ai dischi protoplanetari. Tuttavia, questa volta, il potente radiotelescopio ha superato se stesso, scoprendo che le grandi strutture di nascita dei pianeti larghe 30 AU potrebbero effettivamente essere rare in termini di popolazione complessiva di questi oggetti.
“Questi risultati cambiano completamente la nostra visione di come appare un disco protoplanetario ‘tipico’,” ha detto il leader del team Osmar Guerra-Alvarado dell’Università di Leiden in una dichiarazione. “Solo i dischi più luminosi, che sono i più facili da osservare, mostrano lacune su larga scala, mentre i dischi compatti senza tali sottostrutture sono in realtà molto più comuni.”
La scoperta di un piccolo disco protoplanetario ha implicazioni per la diffusione di un particolare tipo di pianeta extrasolare, o “esopianeta,” chiamato super-Terra. Questi sono mondi rocciosi che sono più massicci della Terra ma più piccoli dei giganti di ghiaccio come Nettuno e Urano. Le super-Terre generalmente hanno masse tra due e dieci volte quella del nostro pianeta. Le nuove scoperte potrebbero anche spiegare perché le super-Terre tendono a essere trovate intorno a stelle di bassa massa.
“Le osservazioni mostrano anche che questi dischi compatti potrebbero avere condizioni ottimali per la formazione delle cosiddette super-Terre, poiché la maggior parte della polvere è vicina alla stella, dove le super-Terre si trovano tipicamente,” ha detto il membro del team Mariana Sanchez dell’Osservatorio di Leiden nella dichiarazione. Queste nane rosse di bassa massa sono le stelle più comuni nella Via Lattea e le condizioni intorno a loro favoriscono le super-Terre, rendendo questi cugini più massicci del nostro pianeta i pianeti più comuni nella nostra galassia.
In che tipo di nursery è cresciuta la Terra?
Il nostro pregiudizio verso i dischi protoplanetari più grandi è naturale. Non solo sono più adatti alla rilevazione, come spiegato sopra, ma sembra che il nostro stesso pianeta sia cresciuto in una nursery planetaria più grande circa 4,6 miliardi di anni fa. Un indizio è la dimensione del sole, che è tra due e dieci volte la dimensione delle stelle viste con dischi protoplanetari più piccoli. In secondo luogo, le condizioni in cui si è formato il sistema solare erano sufficienti per creare giganti gassosi come Giove e Saturno. Le osservazioni del team sui piccoli dischi implicano che potrebbero non essere in grado di dare vita a mondi così grandi.
“La scoperta che la maggior parte dei piccoli dischi non mostra lacune implica che la maggior parte delle stelle non ospita pianeti giganti,” ha detto Nienke van der Marel, membro del team e ricercatore presso l’Osservatorio di Leiden, nella dichiarazione. “Questo è coerente con ciò che vediamo nelle popolazioni di esopianeti intorno a stelle adulte. Queste osservazioni collegano direttamente la popolazione di dischi alla popolazione di esopianeti.”
il nostro sistema planetario manca di una super-Terra, la cui creazione sembra favorita dai piccoli dischi protoplanetari. L’impatto duraturo di questa ricerca potrebbe essere l’istituzione di un “anello mancante” tra le osservazioni dei dischi protoplanetari e le osservazioni di diversi tipi di esopianeti intorno alle stelle.
“La ricerca mostra che ci siamo sbagliati per molto tempo su come appare un disco tipico,” ha detto van der Marel. “Chiaramente, siamo stati influenzati dai dischi più luminosi e grandi. Ora abbiamo finalmente una panoramica completa dei dischi di tutte le dimensioni.”
La ricerca del team è stata pubblicata mercoledì (26 marzo) sul sito di archiviazione di articoli arXiv.