La prima chiara osservazione di un disco circumplanetario

Per la prima volta un gruppo di astronomi è riuscito a osservare in modo inequivocabile e più chiaramente rispetto a ricerche precedenti la presenza di un grande disco di materia intorno a un pianeta all’esterno del nostro sistema solare, che potrebbe offrire nuovi importanti dati per comprendere come si formano lune e pianeti. Il risultato è stato ottenuto grazie all’Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA), un osservatorio che si trova a 5mila metri di altitudine nel deserto di Atacama, in Cile. Precedenti osservazioni su sistemi solari diversi avevano consentito di identificare tracce di altri processi di formazione.

ALMA è formato da un complesso di 66 radiotelescopi, grandi antenne con un diametro fino a 12 metri che messe insieme formano uno dei radiointerferometri più avanzati al mondo.

Un radiointerferometro consente di effettuare osservazioni molto accurate delle onde radio emesse dai corpi celesti (radiosorgenti), ottenendo dati e immagini di oggetti lontanissimi da noi e non osservabili facilmente attraverso le lenti e gli specchi dei telescopi tradizionali.

Osservazioni svolte in precedenza con il Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory (ESO) avevano portato all’identificazione di PDS 70, una stella nei suoi primi stadi di evoluzione a 370 anni luce dalla Terra (circa 3,5 milioni di miliardi di chilometri). Appariva attorniata da un disco circumstellare, un anello costituito da gas, polveri, asteroidi e altri detriti.

La stella aveva attirato l’attenzione dei ricercatori perché secondo le teorie più condivise la formazione dei sistemi solari avviene proprio partendo dal materiale in orbita intorno alle stelle, che attraverso collisioni e altri fenomeni porta i pianeti e i loro satelliti naturali (le lune) a formarsi.

Negli anni scorsi lo studio di PDS 70 aveva consentito di rilevare la presenza di due grandi pianeti, con dimensioni comparabili a quelle di Giove, in orbita intorno alla stella. Li avevano chiamati PDS 70b e PDS 70c, come vengono catalogati i pianeti in base alla loro stella di riferimento.

PDS 70c, che orbita intorno alla sua stella a 5,3 miliardi di chilometri, si era rivelato di particolare interesse perché sembrava avere materiale che non si era ancora aggregato nella sua orbita: un disco circumplanetario, quindi più piccolo di quello circumstellare. Non c’era stata però la possibilità di osservarlo con una definizione sufficiente per distinguerlo da tutto il resto.

La versatilità e la precisione di ALMA hanno ora permesso di confermare l’esistenza del disco circumplanetario di PDS 70c e di studiarne meglio le caratteristiche. Ha un diametro di circa 150 milioni di chilometri, pari alla distanza media della Terra dal Sole, e i ricercatori stimano che la sua massa sia equivalente a quella di tre satelliti con dimensioni simili alla nostra Luna.

Le immagini elaborate utilizzando i dati forniti da ALMA mostrano il più grande e meglio distinguibile disco circumstellare, con PDS 70c visibile come un puntino luminoso al centro a destra, tra la stella e il margine interno del disco.

Osservando in dettaglio PDS 70c è visibile il disco circumplanetario, seppure con margini meno definiti e distinguibili rispetto a quello circumstellare, più grande e luminoso.

Nell’ultimo decennio è stato possibile rilevare la presenza di oltre 4mila esopianeti, cioè pianeti che si trovano all’esterno del nostro sistema solare in orbita intorno ad altre stelle. La maggior parte di questi è stata identificata in sistemi solari ormai formati, che non possono dirci molto sull’origine di pianeti e lune. PDS 70b e PDS 70c fanno invece parte di un sistema relativamente giovane e nel quale i pianeti e le loro eventuali lune sono ancora in formazione. Sembra quindi essere un candidato ideale da studiare per trovare conferme o smentite alle teorie su come si sviluppano i sistemi solari.

A differenza del suo collega, il pianeta PDS 70b non sembra avere un proprio disco circumplanetario. L’ipotesi è che gas, polveri e detriti siano stati attratti dal più grande ed evidente disco di PDS 70c, lasciando all’altro pianeta poche possibilità di ritrovarsi un giorno con qualche satellite naturale.

Trovandosi a 370 anni luce dalla Terra, ciò che vediamo in questo momento risale a circa quattro secoli fa, perché la luce ha impiegato tutto questo tempo per viaggiare nello Spazio fino a noi. Il disco di PDS 70c non dovrebbe essere comunque molto diverso, considerati i milioni di anni necessari per la formazione di pianeti e satelliti naturali.

In futuro i ricercatori potranno approfondire le loro conoscenze su PDS 70c anche grazie all’Extremely Large Telescope (ELT), il nuovo gigantesco telescopio ottico dell’ESO in costruzione sempre nel deserto di Atacama. Una volta completato, consentirà di compiere osservazioni più accurate dell’esopianeta e di aiutarci a comprendere qualcosa in più sulle origini del nostro sistema solare, e tutto sommato di noi stessi.