Ecco come sarebbe apparso il Sistema Solare 4,5 miliardi di anni fa

Nuove osservazioni hanno rivelato dettagli mai visti prima del disco protoplanetario che circonda una stella giovanissima, in cui si possono distinguere le posizioni di pianeti in formazione all'interno del sistema. In pratica un’immagine del Sistema Solare durante le sue primissime fasi evolutive.
 

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Questa è l'immagine più nitida mai scattata da ALMA - più nitida di quanto normalmente realizzato in luce visibile con il telescopio spaziale Hubble. Essa mostra il disco protoplanetario che circonda la giovane stella HL Tauri. Queste nuove osservazioni di ALMA rivelano sottostrutture all'interno del disco che non sono mai state viste prima e mostrano anche le possibili posizioni dei pianeti che si formano nelle macchie scure all'interno del sistema.|ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Nuove osservazioni effettuate da ALMA hanno rivelato dettagli inediti del disco protoplanetario che circonda una stella giovanissima, in cui si possono distinguere le possibili posizioni di pianeti in fase di formazione. In pratica è un’immagine di un sistema solare durante le sue primissime fasi.

 

per scrutare l'Universo. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) è un sistema di 66 antenne paraboliche ad alta precisione, operante a lunghezze d'onda sub-millimetriche e millimetriche in un range compreso tra 0,3 e 9,6 mm. La sua parte principale è costituita da 50 antenne da 12 metri di diametro, che lavorano insieme come un unico telescopio - un interferometro. Un'altra rete compatta di 4 radiotelescopi da 12 metri e 12 telescopi da 7 metri completa l'insieme. Le antenne sono distribuite sull'altopiano andino di Chajnantor a un’altezza di circa 5.000 metri e sono dislocate a distanze che possono variare da 150 metri a 16 km. ALMA lavora con una risoluzione e una sensibilità senza precedenti, con una visione fino a dieci volte più nitida di quella del telescopio spaziale Hubble.

 

Immagine composita della giovane stella HL Tauri e dei suoi dintorni ottenuta a partire dai dati di ALMA (ingrandita nel box in alto a destra) e dal telescopio spaziale Hubble (resto dell'immagine). Questa è la prima immagine di ALMA per cui la nitidezza dell'immagine è superiore a quella di norma raggiunta da Hubble. | ALMA/ESA/Hubble/NASA/Judy Schmidt

IL Sistema Solare neonato. Adesso, per testare ALMA nella sua configurazione quasi finale, le sue antenne sono state puntate verso HL Tauri, una giovanissima stella situata a circa 450 anni luce da noi e circondata da un disco di gas e polveri. L'osservazione ha superato tutte le attese e svelato dettagli inaspettatamente minuti nel disco di materia rimasto in orbita attorno alla stella dopo la sua nascita, che mostra una serie di brillanti anelli concentrici separati da discontinuità. Le strutture sono viste a una risoluzione pari a solo cinque volte la distanza tra la Terra e il Sole. Questo corrisponde a una risoluzione angolare di soli 35 millesimi di secondo d’arco.

 

La morfologia del disco è quasi sicuramente causata  dalla presenza di giovani corpi planetari che si stanno formando. Ciò è sorprendente perché non ci si aspettava che stelle giovani come HL Tauri avessero un grande numero di corpi planetari in grado di produrre le strutture che si osservano in questa immagine. Questa stella ha un’età che non supera il milione d'anni, eppure il disco appare affollato di pianeti in formazione, una struttura molto più sviluppata di quanto ci si aspetterebbe data l'età del sistema.

 

Le stelle giovani come HL Tauri nascono nelle nubi di gas e polveri che collassano sotto l'effetto della loro gravità, formando nuclei densi e caldi che a un certo punto, raggiunte temperature dell’ordine di una decina di milioni di gradi, permettono l’innesco delle reazioni di fusione termonucleare dell’idrogeno e si accendono per diventare giovani stelle. Queste a loro volta sono inizialmente avvolte dal rimanente gas e polvere, che prima o poi si assesta in un disco, noto come disco protoplanetario.

 

A causa delle molte collisioni, le particelle di polvere si attaccano l'una all'altra, crescendo in grumi fino alle dimensioni di granelli di sabbia o sassolini. In ultima analisi, nel disco si possono formare asteroidi, comete e anche pianeti. I giovani pianeti lacerano il disco e creano anelli, lacune e buchi come quelli visti nelle strutture ora osservate da ALMA. Alle lunghezze d’onda visibili HL Tauri è nascosta dentro a un guscio massiccio di polvere e gas. ALMA osserva a lunghezze d'onda molto maggiori che permettono di penetrare la nube e studiarne le regioni centrali.

 

Immagine del disco protoplanetario che circonda la giovane stella HL Tauri. Le osservazioni rivelano sottostrutture all'interno del disco che non sono mai stati viste prima e anche le possibili posizioni dei pianeti che si stanno formano nelle zone scure all'interno del sistema. In questa immagine sono indicate le varie strutture identificate nel sistema HL Tauri. | ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

formazione planetaria. Lo studio dei dischi protoplanetari è fondamentale per comprendere come si sia formata la Terra nel Sistema Solare. Osservare i primi stadi della formazione planetaria intorno a HL Tauri potrebbe mostrarci come il nostro sistema planetario appariva più di quattro miliardi di anni fa, quando si è formato.

 

La maggior parte di quello che sappiamo oggi sulla formazione planetaria si basa su teorie. Immagini a questo livello di dettaglio finora provenivano da simulazioni al computer o da disegni artistici. Questa immagine ad alta risoluzione di HL Tauri dimostra cosa può fare ALMA quando sfrutta la configurazione più ampia e dà inizio a una nuova era della nostra esplorazione della formazione di stelle e pianeti. L'immagine ottenuta da ALMA suggerisce che il processo di formazione dei pianeti sia più veloce di quanto si pensasse finora, una constatazione che rivoluzionerà le teorie sulla formazione planetaria.

07 Novembre 2014 | Mario Di Martino