Misteriose strutture in un disco protoplanetario

Strane ondulazioni sono state osservate in un disco di gas e polveri attorno a una giovane stella, che non sembrano essere legate alla formazione di nuovi pianeti.

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Immagini del disco circumstellare attorno alla stella AU Microscopi. I cerchi neri al centro mostrano la regione in cui è stata "bloccata" la luce brillante della stella centrale per mettere in evidenza il disco: la posizione della stella non è rappresentativa. La barra in alto corrisponde a 60 unità astronomiche (60 volte la distanza Sole-Terra), e la luminosità delle zone esterne è stata aumentata artificialmente per mostrare meglio la struttura del disco.|ESO/NASA/ESA

AU Microscopii (AU Mic) è una giovane stella nana rossa di tipo spettrale M, visibile nei cieli australi, a circa 32 anni luce da noi: quasi otto volte la distanza che separa il Sole da Proxima Centauri, la stella più vicina. Questa piccola stella ha una massa di poco inferiore a un terzo di quella del Sole, un'età stimata in soli 12 milioni di anni ed è circondata da un vasto disco protoplanetario. La sua vicinanza e l'inclinazione del disco circumstellare, che dalla Terra è visto di taglio, hanno reso AU Mic un obiettivo interessante per la ricerca di eventuali segni di formazione planetaria.

 

Ondulazioni misteriose. Adesso, grazie alle immagini e ai dati spettroscopici ottenuti con il telescopio spaziale Hubble e con il Very Large Telescope (VLT) da 8,2 metri di apertura dell’ESO (Osservatorio di Cerro Paranal, Cile), sono state scoperte delle "strane ondulazioni" all'interno del disco di gas e polveri che circonda questa giovane stella vicina.

 

Il moto ondulatorio che è stato rilevato appare diverso da qualsiasi altra caratteristica osservata finora o prevista dalle teorie per un disco circumstellare.

 

 

Una scoperta inattesa. Le osservazioni, che sono state effettuate con lo strumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) applicato al VLT, erano indirizzate alla ricerca di addensamenti o strutture deformate nel disco, in quanto indizi della possibile presenza di pianeti in fase di formazione o che stanno attraversando le loro primissime fasi evolutive.

 

«Le nostre osservazioni hanno però mostrato qualcosa di inatteso», spiega Anthony Boccaletti, dell'Observatoire de Paris (Francia), coordinatore del gruppo di ricercatori che ha effettuato lo studio. «Le immagini di SPHERE mostrano un insieme di strutture non spiegate nel disco, che hanno una forma ad arco o a onda, diverse da qualsiasi cosa che sia mai stata osservata finora.»

 

Come lanciare una pietra nell'acqua. Nelle immagini, infatti, sono chiaramente visibili cinque archi ondulati situati a distanze diverse dalla stella, una struttura simile a quella delle increspature che si formano quando si getta un sasso nell'acqua. Dopo averle rilevate, il team ha analizzato le immagini di AU Mic ottenute nel 2010 e nel 2011 con lo spettrografo STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) del telescopio spaziale Hubble, scoprendo che tali morfologie nel disco circumstellare erano già presenti, ma che sono cambiate e che si muovono verso l’esterno molto velocemente.

 

Sulla base delle misure effettuate su di un arco di tempo di circa quattro anni, si è scoperto che questi archi si stanno allontanando dalla stella con una velocità che raggiunge i 10 km/s. Le increspature più lontane dalla stella sembrano muoversi più velocemente rispetto a quelle più vicine e almeno tre di queste a una velocità tale che potrebbero anche sfuggire all'attrazione gravitazionale della stella.

 

Molte ipotesi, nessuna certezza. Il rapido movimento di queste strane strutture porta a escludere la possibilità che possano essere originate da pianeti in formazione all'interno del disco, che con la loro presenza disturbano la materia nel disco in orbita intorno alla stella. Qualche altro fenomeno non comune deve aver accelerato le increspature per poterle far muovere così velocemente.

 

 

Poiché nulla di simile è mai stato osservato né previsto, si possono solo fare delle ipotesi su ciò che stiamo osservando e sulla sua origine. Tra le ipotesi prese in considerazione - e successivamente scartate - una serie di fenomeni, tra cui la collisione tra due oggetti massicci di tipo asteroidale, che avrebbe rilasciato una quantità enorme di polvere e provocato onde a spirale innescate dalle instabilità gravitazionali del sistema.

 

L'ipotesi più verosimile. Ma una spiegazione plausibile potrebbe legare le strane strutture osservate ai brillamenti stellari. AU Mic è una stella con un'alta attività di flaring, che spesso rilascia enormi ed improvvise ondate di particelle cariche energetiche.

 

Uno di questi brillamenti potrebbe aver perturbato qualcuno dei pianeti in formazione (se ci sono pianeti) “spogliandolo” violentemente dei suoi inviluppi gassosi esterni, che potrebbero ora propagarsi nel disco circumstellare spinti dall’energia del brillamento. Ma anche questa è soltanto un’ipotesi.

 

Per cercare di risolvere questo mistero, l'equipe prosegue lo studio di AU Mic con SPHERE e altri strumenti, tra cui ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Tuttavia, per il momento queste strane strutture rimangono un mistero irrisolto.

 

Qui sotto un breve filmato che mostra l'evoluzione nel tempo delle strane strutture ondulatorie.

 

12 Ottobre 2015 | Mario Di Martino