ALMA scopre una fabbrica di comete
Attraverso le osservazioni di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), alcuni astronomi hanno scoperto come le particelle di polvere nei dischi stellari crescano fino a raggiungere dimensioni così grandi da formare, alla fine, comete, pianeti e altri corpi rocciosi. I ricercatori hanno definito il meccanismo identificato, una “trappola per la polvere. La ricerca è pubblicata su Science.
La domanda che gli astronomi si sono fatti per rispondere al mistero della formazione di comete e pianeti è: come fanno i minuscoli grani di polvere nel disco intorno a una stella giovane a diventare sempre più grandi – fino a diventare sassolini e oltre, fino a massi ben più grandi di un metro?
Modelli numerici suggeriscono che i grani di polvere crescano quando entrano in collisione e rimangono attaccati tra loro. Ma quando questi grani più grandi si scontrano di nuovo ad alta velocità, spesso vengono distrutti e si ritorna al punto di partenza. Anche quando ciò non accade, i modelli mostrano che i grani più grandi si muovono velocemente verso l’interno a causa dell’attrito tra la polvere e il gas e cadono sulla stella madre, eliminando ogni possibilità di crescere ulteriormente.
Nienke van der Marel, una studentessa di PhD al Leiden Observatory nei Paesi Bassi e prima autrice dell’articolo, stava usando ALMA insieme con i suoi collaboratori per studiare il disco di un sistema noto come Oph-IRS 48. I ricercatori hanno scoperto che la stella era circondata da un anello di gas con un foro centrale probabilmente creato da un pianeta non visibile o da una stella compagna. Osservazioni precedenti con il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO avevano già mostrato che le piccole particelle di polvere formavano anch’esse un’analoga struttura ad anello. Ma la nuova visuale data da ALMA della zona in cui si trovano le particelle di polvere più grandi, di dimensioni dell’ordine del millimetro, era molto diversa!
“All’inizio la morfologia della polvere come appariva nell’immagine è stata una vera sorpresa”, spiega van der Marel. “Invece dell’anello che ci aspettavamo di vedere, trovammo una struttura con la chiara forma di un anacardio! Abbiamo dovuto convincerci che la forma fosse reale, ma il segnale forte e la nitidezza delle osservazioni di ALMA non lasciavano dubbi sulla struttura. Ci siamo quindi resi conto di quello che avevamo trovato.”
Come spiega van der Marel: “È probabile che stiamo osservando una sorta di fabbrica di comete, poichè le condizioni sono adatte per far crescere le particelle da un millimetro alla dimensione di una cometa. La polvere non produrrà probabilmente oggetti di dimensione planetaria a questa distanza dalla stella. Ma nel prossimo futuro ALMA sarà in grado di osservare questa sorta di cattura-polvere più vicino alla loro stella madre, dove sono in funzione gli stessi meccanismi. Queste “trappole” sarebbero veramente le culle dei nuovi pianeti neonati”.
Le trappole per la polvere si formano quando le particelle di polvere più grandi si muovono in direzione delle regioni di pressione più alta. Modelli al computer hanno mostrato che queste regioni di alta pressione possono originarsi dal moto dei gas al bordo di un foro – proprio come quello trovato nel disco.
“La combinazione di un lavoro teorico sui modelli con le osservazioni di alta qualità che ALMA ci fornisce rende questo un progetto unico nel suo genere”, aggiunge Cornelis Dullemond dell’Institute for Theoretical Astrophysics di Heidelberg, Germania, un esperto di evoluzione della polvere e modelli di disco, oltre che un membro della squadra. “Al tempo in cui queste osservazioni sono state ottenute, stavamo lavorando su modelli che prevedevano esattamente queste strutture: una coincidenza molto fortunata”.
