Comunicato Stampa

Nuove osservazioni mostrano un disco di formazione planetaria lacerato dalle sue tre stelle centrali

03 Settembre 2020

Un'equipe di astronomi ha identificato la prima prova diretta che gruppi di stelle possono lacerare il disco di formazione planetaria, lasciandolo deformato e con anelli inclinati. Questa nuova ricerca suggerisce che all'interno di anelli inclinati in dischi ripiegati intorno a stelle multiple possano formarsi pianeti esotici, non diversi da Tatooine di Star Wars. I risultati sono stati resi possibili grazie alle osservazioni effettuate con il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO (European Southern Observatory) e con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Il nostro sistema solare è sorprendentemente piatto, con i pianeti che orbitano tutti sullo stesso piano. Ma questo non succede sempre, soprattutto per i dischi planetari che circondano stelle multiple, come l'oggetto del nuovo studio: GW Orionis. Questo sistema, situato a poco più di 1300 anni luce di distanza da noi nella costellazione di Orione, ha tre stelle e un disco deformato e spezzato che le circonda.

"Le nostre immagini rivelano un caso estremo in cui il disco non è affatto piatto, ma è deformato e ha un anello disallineato che si è staccato dal disco", afferma Stefan Kraus, professore di astrofisica presso l'Università di Exeter nel Regno Unito e a capo della ricerca i cui risultati vengono pubblicati oggi dalla rivista Science. L'anello disallineato si trova nella parte interna del disco, vicino alle tre stelle.

La nuova ricerca rivela anche che questo anello interno contiene polvere in quantità pari a 30 masse terrestri, che potrebbe essere sufficiente per formare nuovi pianeti. "Tutti i pianeti che si formeranno all'interno dell'anello disallineato percorreranno orbite molto oblique intorno alla stella e prevediamo di scoprire molti pianeti su orbite oblique e ampia separazione nelle future campagne di ricerche di pianeti per immagini, per esempio con l'ELT", dice il membro del gruppo Alexander Kreplin dell'Università di Exeter, riferendosi all'Extremely Large Telescope dell'ESO, che dovrebbe entrare in funzione prima della fine di questo decennio. Poiché più della metà delle stelle in cielo nascono con uno o più compagne, ciò solleva una prospettiva entusiasmante: potrebbe esserci una popolazione sconosciuta di esopianeti che orbitano intorno alle loro stelle su orbite molto inclinate e ampie.

Per arrivare a queste conclusioni, il gruppo ha osservato GW Orionis per oltre 11 anni. A partire dal 2008, hanno utilizzato gli strumenti AMBER e GRAVITY, successivamente, installati sul VLTI (l'interferometro del VLT) dell'ESO in Cile, che combina la luce di diversi telescopi VLT, per studiare la danza gravitazionale delle tre stelle nel sistema e mappare le loro orbite. "Abbiamo scoperto che le tre stelle non orbitano sullo stesso piano, ma le loro orbite sono disallineate l'una rispetto all'altra e rispetto al disco", conclude un altro membro del gruppo, Alison Young delle Università di Exeter e Leicester.

Hanno osservato il sistema anche con lo strumento SPHERE sul VLT dell'ESO e con ALMA, di cui l'ESO è un partner, e sono stati in grado di visualizzare l'anello interno e confermare il suo disallineamento. SPHERE dell'ESO ha anche permesso loro di vedere, per la prima volta, l'ombra che questo anello proietta sul resto del disco, fatto che ha aiutato a capire la forma tridimensionale dell'anello e del disco in generale.

Il gruppo internazionale, che comprende ricercatori provenienti da Regno Unito, Belgio, Cile, Francia e Stati Uniti d'America, ha quindi combinato le proprie esaustive osservazioni con simulazioni al computer per meglio comprendere cosa fosse accaduto al sistema. Per la prima volta, sono stati in grado di collegare chiaramente i disallineamenti osservati al teorico "effetto di lacerazione del disco", il che suggerisce che l'attrazione gravitazionale conflittuale delle stelle in piani diversi può deformare e rompere i dischi.

Le simulazioni hanno mostrato che il disallineamento nelle orbite delle tre stelle potrebbe causare la rottura del disco circostante in anelli distinti, che è esattamente ciò che si vede nelle loro osservazioni. La forma osservata dell'anello interno corrisponde anche alle previsioni di simulazioni numeriche sul modo in cui il disco si potrebbe strappare.

È interessante notare che un altro gruppo che ha studiato lo stesso sistema utilizzando ALMA ritiene che sia necessario un altro ingrediente per comprendere il sistema. "Pensiamo che la presenza di un pianeta tra questi anelli sia necessaria per spiegare perché il disco si è lacerato", afferma Jiaqing Bi dell'Università di Victoria in Canada che ha condotto uno studio di GW Orionis pubblicato da The Astrophysical Journal Letters a maggio di quest'anno. Il suo gruppo ha identificato tre anelli di polvere nelle osservazioni di ALMA; l'anello più esterno è il più grande mai osservato nei dischi di formazione planetaria.

Future osservazioni con l'ELT dell'ESO e altri telescopi potrebbero aiutare gli astronomi a svelare completamente la natura di GW Orionis e rivelare giovani pianeti in formazione intorno alle sue tre stelle.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è stata presentata nell'articolo “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing” pubblicato da Science (doi: 10.1126/science.aba4633).

L'equipe è composta da Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, Regno Unito [Exeter]) Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter e School of Physics and Astronomy, University of Leicester, Regno Unito), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), Jacques Kluska (Exeter e Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgio [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter e Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan e Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan and Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, California, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Cile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan and Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan e Universite Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Francia), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA), e Zhaohuan Zhu (University of Nevada, USA).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e di gran lunga l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile e l'Australia come partner strategico. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di APEX e di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente, sulla piana di Chajnantor. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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• Modello interattivo 3D della struttura del disco e delle orbite stellari nel sistema triplo GW Orionis, derivate dalle osservazioni (Utilizzare Acrobat Reader per vedere correttamente tutti gli elementi interattivi)
• Rappresentazione in realtà aumentata del sistema triplo GW Orionis (grazie a National Radio Astronomy Observatory)
• Fotografie del VLT
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Contatti

Stefan Kraus
Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter
Exeter, UK
Tel.: +44 1392 724125
E-mail: S.Kraus@exeter.ac.uk

Alexander Kreplin
Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter
Exeter, UK
Tel.: +44 1392 725571
E-mail: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young
Postdoctoral Research Associate, University of Leicester
Leicester, UK
Tel.: +44 116 3736281
E-mail: alison.young@leicester.ac.uk

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso2014.