Esolune

Un disco di materiale attorno a un pianeta alieno potrebbe formare lune mentre osserviamo

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Finora, gli astronomi hanno trovato quasi 4.500 esopianeti in orbita attorno ad altre stelle. Ma, nonostante questo gran numero, non è stata rilevata una solida esomona, una luna in orbita attorno a uno di quei pianeti * .

Tuttavia, ci sono prove intriganti che un pianeta in orbita attorno a una stella vicina possa avere le materie prime per costruire una luna , e in questo momento potrebbero formarsi una o più lune. Nuove (ed estremamente interessanti) osservazioni confermano quelle precedenti che il pianeta è circondato da un disco di polvere con massa sufficiente per creare diverse lune delle dimensioni della nostra Luna.

La stella si chiama PDS 70. Dista circa 365 anni luce e molto giovane, circa 5 milioni di anni (per fare un confronto il Sole è 4,6 miliardi, mille volte più vecchio). È così giovane che è ancora circondato da un disco circolare di gas e polvere che si vede chiaramente nelle immagini ad alta risoluzione. In realtà è più un anello, un disco con un'enorme cavità nel mezzo. Il bordo interno dell'anello si trova a circa 6,8 miliardi di chilometri dalla stella e si estende fino a circa 15 miliardi (lo vediamo ad angolo in modo che assomigli a un'ellisse).



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La stella PDS 70 ha un anello di polvere intorno e due pianeti conosciuti. Il pianeta interno è troppo debole per essere visto qui, ma il punto luminoso alla posizione 2:00 dalla stella è PDS 70c, che ospita un disco di materiale attorno ad esso che potrebbe formare lune. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

Tra la stella e l'anello ci sono due pianeti conosciuti, chiamati PDS 70b e c. Non si sa quanto siano grandi, ma è molto probabile che entrambi abbiano una massa compresa tra 1 e 10 volte la massa di Giove. Quello esterno, PDS 70c, è molto vicino al bordo interno dell'anello, ed è probabile che la gravità del pianeta tronca il bordo interno dell'anello, attirando gas e polvere che si avvicinano di più alla stella. Entrambi i pianeti insieme hanno spazzato via gravitazionalmente una vasta regione intorno alla stella verso l'anello.

Nel 2019, tuttavia, un team di astronomi che utilizzava ALMA (l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha riferito di aver trovato un eccesso di luce a lunghezza d'onda lunga proveniente da PDS 70c. A questa lunghezza d'onda (855 micron o 0,855 mm, se prendi appunti) il pianeta dovrebbe essere molto debole, quindi deve provenire da qualcos'altro. Hanno concluso che potrebbe essere una cosa disco circumplanetario , un disco di polvere attorno al pianeta stesso, che può brillare a questa lunghezza d'onda.

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Un primo piano del pianeta PDS 70c (a destra) mostra che è nettamente separato dal bordo interno del disco esterno (a sinistra), e l'eccesso di luminosità è dovuto a un disco circumplanetario di polvere (la lanugine estesa intorno al pianeta in questa immagine è la luce di sfondo e non dal disco, che è troppo piccolo per essere visto qui). Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

Nuove osservazioni lo confermano, però . Hanno una risoluzione più alta e possono separare in modo pulito il pianeta dal bordo interno dell'anello esterno, mostrando in modo abbastanza convincente che la luce in eccesso proviene dall'area intorno al pianeta. Il disco circumplanetario non è risolto (cioè appare un punto al telescopio), il che significa che deve avere un diametro inferiore a circa 360 milioni di chilometri, una frazione più grande dell'orbita della Terra attorno al Sole. Data la sua luminosità, stimano che probabilmente non sia inferiore a circa 180 milioni di km di diametro.

La polvere nel disco è fredda, circa -245° C (-410° F) — attenzione, questo pianeta è tanto lontano dalla sua stella quanto Nettuno dal Sole. Molto freddo da quelle parti. Data la sua temperatura e la probabile dimensione dei grani di polvere, gli astronomi stimano che la massa del disco sia di circa 0,007 – 0,031 volte la massa della Terra. È circa da ½ a 2,5 volte la massa della nostra Luna, quindi probabilmente abbastanza per creare un satellite di dimensioni decenti. Farò notare che questa è la massa Ora ; è possibile che una o più lune si siano già formate lì dentro, quindi questa è la massa rimasta da un processo di formazione della luna in corso.

È così fico! Potremmo assistere alla formazione di un sistema lunare simile a Giove con PDS 70c. Sorprendente.

Anche l'altro pianeta, PDS 70b, ha troppe emissioni di 855 micron, quindi anche lui potrebbe avere un disco circumplanetario. È più vicino alla stella, quindi il disco deve essere più piccolo (la gravità della stella troncherà le sue dimensioni; se diventa troppo grande la polvere verrà allontanata dal pianeta). Sta formando anche lune? Forse.

Opera d'arte raffigurante l'anello di polvere circumplanetario intorno a PDS 70c e una possibile luna che si forma lì. Attestazione: NRAO/AUI/NSF, S. DagnelloIngrandire

Opera d'arte raffigurante l'anello di polvere circumplanetario intorno a PDS 70c e una possibile luna che si forma lì. Credito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Prima ho detto che i pianeti hanno spazzato via una vasta regione del sistema dalla polvere. Tuttavia, le osservazioni di ALMA mostrano anche che c'è un interno anello di polvere che si estende non oltre 2,5 miliardi di km dalla stella. Questo anello è debole e quindi non eccessivamente massiccio; gli autori stimano che abbia una massa non superiore a circa 1/3 della Terra, e forse inferiore. Potrebbe creare un pianeta più piccolo in orbita più vicino, ma data la dispersione della polvere sembra improbabile. D'altra parte, se ci sono pianeti così vicini alla stella, sarebbero quasi impossibili da individuare.

Inoltre, vedono che l'anello esterno ha una regione luminosa in cui la polvere potrebbe accumularsi. Ciò potrebbe indicare un altro pianeta in orbita vicino all'anello, troppo debole per essere rilevato nelle immagini. Il bordo esterno tagliente dell'anello implica anche che qualcosa là fuori lo tagli. Non è conclusivo, ma chiaramente questo sistema riserva molte sorprese. Mi aspetto che gli astronomi lo osserveranno molto nei prossimi anni.

Mi chiedo se fosse questo l'aspetto del nostro sistema solare 4,55 miliardi di anni fa, quando i pianeti stavano appena iniziando a fondersi? Mi piacciono gli aspetti scientifici della PDS 70, quello che possiamo imparare sulla formazione stellare e planetaria da essa. Ma è difficile non prenderla sul personale e chiedersi se è come vedere le foto dei nostri bambini, se ne sono state scattate eoni fa.


*Ci sono prove convincenti che il mondo delle dimensioni di Giove Kepler-1625b potrebbe avere una luna delle dimensioni di Nettuno, ma non è stata ancora confermata.



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