La formazione dei pianeti è un processo affascinante e complesso che ha catturato l’attenzione degli astronomi per decenni. Grazie alle osservazioni di oltre 80 stelle giovani, effettuate con il Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory (ESO), sono stati svelati nuovi dettagli su come i pianeti si formano attorno a queste stelle, all’interno di dischi spettacolari. Questa ricerca rappresenta uno dei più grandi sondaggi mai realizzati sui dischi di formazione planetaria e fornisce una ricchezza di dati e intuizioni uniche su come i pianeti nascono in diverse regioni della nostra galassia.
Christian Ginski, docente presso l’Università di Galway in Irlanda e autore principale di uno dei tre nuovi articoli pubblicati il 5 marzo su Astronomy & Astrophysics, afferma che questo rappresenta un vero cambiamento nel campo di studio, passando dallo studio intenso di singoli sistemi stellari a una panoramica su intere regioni di formazione stellare.
Le immagini catturate mostrano la straordinaria diversità dei dischi di formazione planetaria. Alcuni di questi dischi presentano enormi bracci a spirale, presumibilmente guidati dal complesso balletto di pianeti in orbita. Altri mostrano anelli e grandi cavità scavate dai pianeti in formazione, mentre altri ancora sembrano lisci e quasi dormienti in mezzo a tutta questa attività. Antonio Garufi, astronomo presso l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e autore principale di uno degli articoli, aggiunge che la diversità è davvero straordinaria.
La squadra di ricerca ha studiato un totale di 86 stelle in tre diverse regioni di formazione stellare della nostra galassia: Taurus e Chamaeleon I, entrambe a circa 600 anni luce dalla Terra, e Orion, una nuvola ricca di gas a circa 1600 anni luce da noi, nota per essere il luogo di nascita di diverse stelle più massicce del Sole. Le osservazioni sono state raccolte da un ampio team internazionale, composto da scienziati provenienti da più di 10 paesi.
Dai dati raccolti, il team ha ottenuto diverse intuizioni chiave. Ad esempio, in Orion hanno scoperto che le stelle in gruppi di due o più erano meno propense ad avere grandi dischi di formazione planetaria. Questo è un risultato significativo, dato che, a differenza del nostro Sole, la maggior parte delle stelle nella nostra galassia ha compagni. Inoltre, l’aspetto irregolare dei dischi in questa regione suggerisce la possibilità di pianeti massicci incorporati al loro interno, che potrebbero causare la deformazione e il disallineamento dei dischi.
I dischi di formazione planetaria possono estendersi per distanze centinaia di volte maggiori della distanza tra la Terra e il Sole, ma la loro posizione a centinaia di anni luce da noi li fa apparire come piccoli puntini nel cielo notturno. Per osservare i dischi, il team ha impiegato lo strumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) montato sul VLT dell’ESO. Il sistema di ottica adattiva estrema all’avanguardia di SPHERE corregge gli effetti turbolenti dell’atmosfera terrestre, ottenendo immagini nitide dei dischi. Ciò ha permesso al team di ottenere immagini di dischi attorno a stelle con masse fino alla metà di quella del Sole, che sono tipicamente troppo deboli per la maggior parte degli altri strumenti disponibili oggi. Ulteriori dati per il sondaggio sono stati ottenuti utilizzando lo strumento X-shooter del VLT, che ha permesso agli astronomi di determinare l’età e la massa delle stelle.
Il disco di formazione del pianeta MWC 758, situato a circa 500 anni luce di distanza nella regione del Toro, è stato osservato con due diverse strutture. Il colore giallo rappresenta le osservazioni infrarosse ottenute con lo strumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) sul Very Large Telescope (VLT) dell’ESO. Le regioni blu, invece, corrispondono alle osservazioni effettuate con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), di cui l’ESO è partner. Queste strutture consentono agli astronomi di mappare come la polvere è distribuita attorno a questa e ad altre stelle in modi diversi ma complementari. SPHERE cattura la luce della stella ospite che è stata diffusa dalla polvere intorno ad essa, mentre ALMA registra la radiazione emessa direttamente dalla polvere stessa. Queste osservazioni combinate aiutano gli astronomi a comprendere come i pianeti possano formarsi nei dischi polverosi che circondano le giovani stelle.
Con l’avanzamento della tecnologia, il team spera di addentrarsi ancora più a fondo nel cuore dei sistemi di formazione dei pianeti. Ad esempio, il grande specchio di 39 metri dell’Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO, permetterà al team di studiare le regioni più interne attorno alle giovani stelle, dove potrebbero formarsi pianeti rocciosi come il nostro.
Per ora, queste spettacolari immagini forniscono ai ricercatori un tesoro di dati per aiutare a svelare i misteri della formazione dei pianeti. “È quasi poetico che i processi che segnano l’inizio del viaggio verso la formazione di pianeti e, in definitiva, la vita nel nostro Sistema Solare, siano così belli”, conclude Per-Gunnar Valegård, dottorando all’Università di Amsterdam, nei Paesi Bassi, che ha guidato lo studio di Orione. Valegård, che è anche insegnante part-time alla International School Hilversum nei Paesi Bassi, spera che le immagini ispirino i suoi alunni a diventare scienziati in futuro.
Questa ricerca è stata presentata in tre articoli recentemente pubblicati su Astronomy & Astrophysics. I dati presentati sono stati raccolti come parte del programma di tempo garantito del consorzio SPHERE, così come del programma ESO Large DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars).