Il telescopio spaziale Hubble NASA–ESA ha osservato direttamente un protopianeta simile a Giove in formazione, attraverso quello che i ricercatori descrivono come un “processo intenso e violento“. Questa scoperta supporta una teoria a lungo dibattuta su come si formano pianeti come Giove, chiamata “instabilità del disco“.
Il nuovo mondo in costruzione è incorporato in un disco protoplanetario di polvere e gas con una struttura a spirale distinta che vortica intorno a una giovane stella che si stima abbia circa 2 milioni di anni. Si tratta dell’età che aveva il nostro Sistema Solare nel momento in cui era in corso la formazione planetaria.
“La natura è intelligente; può produrre pianeti in una varietà di modi diversi,” ha affermato Thayne Currie, scienziato del Subaru Telescope e di Eureka Scientific, ricercatore capo dello studio.
Tutti i pianeti sono fatti di materiale che ha avuto origine in un disco circumstellare. La teoria dominante per la 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 piccoli oggetti – con dimensioni che vanno dai granelli di polvere ai massi – che si scontrano e si attaccano tra loro mentre orbitano attorno a una stella. Questo nucleo accumula lentamente gas dal disco. Al contrario, la teoria dell’instabilità del disco è un modello “dall’alto verso il basso” in cui quando un enorme disco attorno a una stella si raffredda, la gravità fa sì che il disco si spezzi rapidamente in uno o più frammenti con massa di pianeti.
Il pianeta di nuova formazione, chiamato AB Aurigae b, è probabilmente circa 9 volte più massiccio di Giove e orbita attorno alla sua stella ospite a un’enorme distanza, di 8,6 miliardi di miglia, oltre due volte più lontano di Plutone dal nostro Sole. A quella distanza ci vorrebbe molto tempo prima che un pianeta delle dimensioni di Giove si formi per accrescimento del nucleo. Ciò ha portato i ricercatori a concludere che è stata l’instabilità del disco a consentire a questo pianeta di formarsi a una distanza così grande: una conclusione in netto contrasto con le aspettative sulla formazione del pianeta considerando il modello di accrescimento del nucleo ampiamente accettato.
La nuova analisi combina i dati di due strumenti di Hubble: Space Telescope Imaging Spectrograph e Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph. Questi dati sono stati confrontati con quelli di uno strumento di imaging planetario all’avanguardia 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 fondamentale, perché è molto difficile distinguere tra pianeti neonati e caratteristiche complesse del disco non correlate ai pianeti.
“Interpretare questo sistema è estremamente impegnativo“, ha affermato Currie. “E’ uno dei motivi per cui avevamo bisogno di Hubble per questo progetto: un’immagine pulita per separare meglio la luce dal disco e da qualsiasi pianeta“.
Anche la natura stessa ha fornito una mano: il vasto disco di polvere e gas che vortica intorno alla stella AB Aurigae è inclinato quasi di fronte alla nostra visuale dalla Terra.
Currie ha sottolineato che la longevità di Hubble ha svolto un ruolo particolare 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 fondamentali per fargli cambiare idea.
“Non siamo riusciti a rilevare questo movimento nell’ordine di un anno o due anni“, ha spiegato Currie. “Hubble ha fornito una base temporale, combinata con i dati Subaru, di 13 anni, sufficiente per essere in grado di rilevare il movimento orbitale“. “Questo risultato sfrutta le osservazioni da terra e dallo Spazio e possiamo tornare indietro nel tempo con le osservazioni dell’archivio Hubble“, hanno aggiunto Olivier Guyon dell’Università dell’Arizona. “AB Aurigae b è stato ora osservato in più lunghezze d’onda ed è emersa un’immagine coerente, molto solida“.
I risultati del team sono stati pubblicati su Nature Astronomy.
“Questa nuova scoperta è una forte prova che alcuni pianeti giganti gassosi possono formarsi a causa del meccanismo di instabilità del disco“, ha sottolineato Alan Boss della Carnegie Institution of Science di Washington. “Alla fine, la gravità è tutto ciò che conta, poiché gli avanzi del processo di formazione stellare finiranno per essere riuniti dalla gravità per formare pianeti, in un modo o nell’altro“.
