Mappa di un Disco Protoplanetario a Partire dalla Luce della sua Stella


Illustrazione d'artista di una giovane stella circondata dal suo disco protoplanetario. Dal disco si diparte del materiale che, muovendosi lungo le linee di campo magnetico della stella, vengono attirati e ricadono sulla superficie. Credit: NASA/JPL-Caltech
Illustrazione d'artista di una giovane stella circondata dal suo disco protoplanetario. Dal disco si diparte del materiale che, muovendosi lungo le linee di campo magnetico della stella, vengono attirati e ricadono sulla superficie. Credit: NASA/JPL-Caltech

Il telescopio spaziale Spitzer, in sinergia con quattro osservatori terrestri – il Mayall presso il Kitt Peak National Observatory (Arizona), SOAR e SMARTS in Cile e l'Harold L. Johnson (Messico) – sta sondando un neonato sistema stellare in una maniera del tutto innovativa: tramite “l'eco” della sua luce.

Il metodo utilizzato è denominato “foto-riverberazione”, e sfrutta il ritardo con cui parte della luce della stella ci giunge per stimare grossomodo le dimensioni del disco protoplanetario. Mentre la stella brilla, una frazione dell'energia che emette viene assorbita dal disco che si riscalda, ed impiega dunque più tempo ad uscire rispetto alla componente che raggiunge la Terra in maniera diretta. Il meccanismo è simile a quello che si applica se si vuole valutare quanto è grande una stanza ma non la si può vedere direttamente: se si parla dentro una stanza vuota – almeno in un'occasione è capitato a tutti – la voce rimbomba quando le onde sonore colpiscono le pareti, e più la stanza è grande più tempo impiega l'eco a tornare indietro.

Il grafico mostra il fenomeno di "eco di luce" o "foto-riverberazione". Dal ritardo accumilato tra il fascio di luce diretta e quello che ha rimbalzato sul disco è possibile calcolare la distanza della stella dal bordo interno del disco. Credit: NASA/JPL-Caltech
Il grafico mostra il fenomeno di "eco di luce" o "foto-riverberazione". Dal ritardo accumilato tra il fascio di luce diretta e quello che ha rimbalzato sul disco è possibile calcolare la distanza della stella dal bordo interno del disco. Credit: NASA/JPL-Caltech

Il motivo per cui si utilizza questa particolare tecnica è legato al problema della risoluzione del sistema planetario sotto esame. Molto spesso infatti questi oggetti sono così lontani che i dettagli non possono essere osservati direttamente, soprattutto se si tratta di misurare distanze relativamente corte come quella che separa una giovane stella dal bordo interno del suo disco di accrescimento, dove invece la materia si condensa e va a formare nuovi pianeti.

“Capire i dischi protoplanetari ci può aiutare a capire alcuni dei misteri sugli esopianeti, pianeti in sistemi stellari al di fuori del nostro,” spiega Huan Meng, ricercatore postdottorato presso l'Università dell'Arizona, Tucson, e primo autore del nuovo studio pubblicato sul The Astrophysical Journal. “Vogliamo sapere come i pianeti si formano e perché troviamo grandi pianeti detti 'Giovi caldi' vicini alle loro stelle.”

Lo studio si è concentrato su una stella in particolare, YLW 16B, situata a circa 400 anni luce dal Sole. Fatto interessante è che questa stella possiede all'incirca la stessa massa del nostro Sole, ed essendo giovanissima (appena un milione di anni) è possibile indagare un caso molto simile a quello che sarebbe potuto essere il nostro Sistema Solare agli albori.

Per identificare meglio l'eco, una stella giovane è un candidato molto promettente: mentre le stelle più mature sono anche molto stabili, una stella con emissioni variabili e picchi di luminosità irregolari ed inaspettati – relativi alla recente accensione delle reazioni nucleari ed alla straordinaria attività dei primi periodi – può portare ad una migliore identificazione dei segnali in ritardo. YLW 16B è stata perciò osservata a varie frequenze: gli osservatori a terra si sono concentrati sulle lunghezze d'onda più corte del vicino infrarosso provenienti dall'emissione diretta della stella, mentre Spitzer si è occupato delle lunghezze d'onda maggiori, nel lontano infrarosso, tipiche invece della luce rimbalzata su disco protoplanetario.

In totale sono state impiegate due notti di osservazioni, che hanno confermato la presenza di un ritardo consistente, pari a 74 secondi, tra l'emissione diretta e quella riflessa. Lo spazio percorso durante questo intervallo di tempo - trattasi della distanza stella-bordo interno - è stato stimato essere circa 0.08 unità astronomiche (1 unità astronomica corrisponde alla distanza media Terra-Sole, quindi si tratta appena di 8 centesimi del raggio dell'orbita terrestre), concorde con l'aspettativa teorica anche se leggermente inferiore rispetto al valore trovato con altre tecniche indirette.

Illustrazione artistica del disco proto-planetario intorno ad una giovane stella chiamata TYC 8241 2652. Credit: NASA/JPL-Caltech
Illustrazione artistica del disco proto-planetario intorno ad una giovane stella chiamata TYC 8241 2652. Credit: NASA/JPL-Caltech

Nonostante la tecnica della “foto-riverberazione” sia stata già utilizzata con successo nel caso di buchi neri supermassivi, per i quali il disco di accrescimento viene misurato osservando la luce proveniente dal bordo interno e paragonandola con quella del bordo esterno, e in cui il ritardo va invece da giorni a settimane, questa è la prima volta che si applica ad un disco protoplanetario, ed il suo successo permetterà che venga applicato a molti altri giovani sistemi per una più completa indagine sulla formazione planetaria.

Giulia Murtas

Fonte: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6439

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