27/01/15

Il vero signore degli anelli: J1407b *

I media si occupano di esopianeti, di superterre, di dischi proto planetari, alla disperata ricerca di un altro mondo abitato, possibilmente, in un lontano futuro, da asservire come fatto per le Americhe. Ciò che gira attorno a stelle lontane può, però, riservare altre sorprese sicuramente di pari interesse se non maggiore. Che ne dite di esosatelliti e di esoanelli?

Gli esopianeti ormai si contano a migliaia e si cerca di scovare tra di loro la tanto agognata Terra-bis. Proprio su questo tipo di pianeti si concentra l’interesse dei media, sorvolando spesso su scoperte decisamente più importanti, non solo per l’oggetto in sé, ma per le ricadute ben più generali che hanno sulla conoscenza delle formazioni planetarie.

Sappiamo tutti che solitamente attorno a stelle molto giovani ci si devono aspettare dischi di polvere che nascondono al loro interno i pianeti in via di formazione. Analogamente, zone dove manca materia potrebbero già essere state pulite da proto pianeti vicini al loro completamente (Plutone sa bene di cosa parlo…). Insomma, i dischi di polvere ci insegnano sempre meglio le cento e una strategie di formazione planetaria.

Sappiamo, però, che esistono anche i satelliti dei pianeti e che, se i pianeti sono molto grandi, essi ripetono in piccolo le operazioni fatte dalla stella attorno a cui rivolvono. Un argomento ben poco trattato finora, anche se la formazione di un sistema satellitare come quello di Giove e/o Saturno sarebbe una scoperta niente male!

Fino al 2007, però, le osservazioni, sempre più accurate, poco o niente avevano contribuito a risolvere un problema non certo trascurabile. D’altra parte, come nascono i pianeti devono pur nascere anche i loro satelliti!

Lo scopo non era sicuramente questo, ma una lunga campagna osservativa si era rivolta allo studio fotometrico di migliaia di stelle di pre-sequenza in fase finale, alla ricerca dei loro dischi di accrescimento o di quelli delle loro eventuali sorelle di piccola massa. La campagna è andata avanti per una decina d’anni con ottimi risultati. Ma, fra tutte, ha attirato l’interesse maggiore un quasi-sole di classe K5 (0.9 masse solari a 420 anni luce di distanza), la cui età non supera i 15-16milioni di anni dalla fase finale di accrescimento. Una stella ormai pronta a entrare in società e sicuramente già al lavoro per costruirsi il suo piccolo regno planetario.

L’eclissi che stava subendo era qualcosa di ben diverso da ciò che ci si poteva aspettare da un pianeta già formato o da un disco di polvere che le orbitasse attorno. Un'eclissi estremamente lunga, centrata attorno al 29 aprile 2007. Non solo lunga, ma estremamente complicata e ricca di sali e scendi. Le cadute di luce erano notevoli e raggiungevano anche le tre magnitudini. Cosa ancora più interessante,  si notava una chiara simmetria rispetto al punto centrale. L’intera eclissi durava ben 54 giorni!

Nella Fig. 1 viene riportata la relativa curva di luce  e in Fig. 2 la geometria dell’evento secondo una prima rappresentazione molto “rozza”: Un vero e proprio sistema di anelli di densità diversificata e con possibili “gap”.

Figura 1. Fonte: E. E. Mamajek et al., ApJ 2012.
Figura 1. Fonte: E. E. Mamajek et al., ApJ 2012.

Nella Fig. 2 si notano le dimensioni della stella (a destra) rispetto al sistema di anelli. Sì, possono proprio essere chiamati anelli ne più né meno come quelli di Saturno. Non meravigliamoci se non si riesce ancora a capire chi sta al centro degli anelli, dato che l’eclissi avviene da parte di una zona laterale del sistema.

Figura 2. Fonte: E. E. Mamajek et al., ApJ 2012.
Figura 2. Fonte: E. E. Mamajek et al., ApJ 2012.

Ovviamente, non si poteva non continuare a studiare questo eccezionale risultato e, un po’ alla volta, si sono descritte sempre meglio le caratteristiche del sistema. Oggi si può disegnare la Fig. 3, dove si vede l’intera struttura e la traiettoria descritta dalla stella solare di sfondo. Sotto, la curva di luce sempre più accurata e complessa.

Figura 3. Fonte: M.A. Kenworthy e E.E. Mamajek., ApJ 2014.
Figura 3. Fonte: M.A. Kenworthy e E.E. Mamajek., ApJ 2014.

Probabilmente, a causa del suo tipo di formazione, il signore di questi anelli è un pianeta gigante, con una massa circa 20 volte maggiore di quella di Giove e non una nana bruna (ma la differenza diventa del tutto aleatoria e forse nemmeno così importante). L’ultima parola abbisogna, però, di ulteriori analisi sulla massa e sulla composizione. Non preoccupiamoci più di tanto e accontentiamoci  di assistere per la prima volta alla formazione di un sistema di pianeti-satelliti attorno a un pianeta gigante (o a una stella mancata): fantastico!

Al di là dell’interesse puramente scientifico, stupiscono le dimensioni del sistema di anelli e delle masse coinvolte. Diamo qualche numero più preciso…

Il sistema è circa 200 volte più grande di quello di Saturno e si estende almeno fino a circa 60 milioni di chilometri dal corpo centrale, ma potrebbe arrivare a 90. La massa della polvere in esso contenuta è circa uguale a quella della Terra: un'enormità!

Per averne un’idea, dovremmo pensare di ridurre in polvere le quattro lune medicee di Giove e distribuirle lungo un disco attorno al nostro gigante. E non otterremmo ancora ciò che si vede su J1407b, capace di oscurare fino al 95% la luce della stella di tipo solare.

All’interno del complicato sistema di anelli è stata localizzata una “lacuna” molto ben delimitata, probabilmente causata dalla presenza di un satellite “pastore” già costruitosi. Un satellite niente male, dato che dovrebbe avere una massa tra quella di Marte e quella della Terra.

Che i satelliti dei pianeti giganti si formino attraverso un disco che assume la struttura di anelli simili a quelli di Saturno è un’idea che si ha da molti decenni, ma che mai si era riusciti a vedere in diretta. Ora è lì sotto i nostri occhi.

Qualcuno potrebbe dire: “Se è così simile agli anelli di Saturno, potrebbe anche essersi formato nello stesso modo. Ossia, non è l’inizio di qualcosa, ma ciò che rimane dopo la distruzione!”. No, avrebbe torto. Ce lo assicura il limite di Roche (vedi articolo sulla marea) e la sfera di Hill (la regione in cui la gravità del corpo centrale non è influenzata dalle perturbazioni di un altro corpo). Il sistema di anelli di J1407b supera di molto il limite di Roche, che invece delimita gli anelli di Saturno. Non si tratta quindi di qualcosa di distrutto, ma di qualcosa che si sta costruendo attraverso materia che proviene dalle parti esterne. Un’opera di “scultura” in cui giocano i rapporti delle orbite dei satelliti che si stanno formando e che da un lato crescono e dall’altro separano i vari anelli tra di loro. Prima o poi si creerà il vuoto e si assisterà alla nascita di un sistema di pianeti-satelliti. Basta aspettare qualche… milione di anni!

Le osservazioni continuano e i ricercatori coinvolti hanno fatto un appello a tutti i veri astrofili di nome e di fatto (astrofili = appassionati del Cosmo): "Continuate a monitorare il sistema per riportare altre occultazioni o qualsiasi evento di perdita di luce". Negli USA risponderanno in tanti, sicuramente. In Italia, quanti lo faranno? Temo ben pochi… Qualche piccola caduta di luce e non una meravigliosa vista della macchia rossa di Giove o di una galassia, per lo più solo immaginata e non realmente vista. Insignificante… No, meglio parlare di oculari e di montature.

Concludiamo con un’immagine che farà sicuramente venire l’acquolina in bocca a Giorgia (e non solo). La Fig. 4 ci mostra come apparirebbero, in pieno giorno, gli anelli di J1407b se si portassero al posto di Saturno. Ci pensate a una foto con una cima dolomitica incoronata dalla splendida aureola polverosa e luminosissima? Un  sogno che in questo blog siamo capaci di vedere benissimo socchiudendo gli occhi e lavorando con il pensiero e la fantasia.

Figura 4. Fonte: M. Kenworthy/Leiden.
Figura 4. Fonte: M. Kenworthy/Leiden.

Articoli originali QUI e QUI, facilmente leggibili.

8 commenti

  1. Michael

    Se sarebbe così visibile nel cielo diurno, chissà cosa ne verrebbe fuori in una notte limpida di Luna Nuova. Sicuramente i nostri antenati ne avrebbero fatto il Signore degli Dei.
    Ma sopratutto: cosa avrebbe cambiato nel tran-tran del nostro Sistema Solare un Pianeta così massiccio?

  2. Beh... Michael, le cose sarebbero andate ben diversamente!

  3. gioyhofer

    Wow, che visione.... Penso che se ci fosse un pianeta così nel cielo visibile dal nostro emisfero, l'emisfero australe sarebbe deserto... :)

  4. Paolorid

    Mi ha lasciato stupito la prima curva di luce: così frammentata e con un tempo così lungo, è sorprendente che sia stato possibile riconoscervi un sistema con una geometria così bizzarra anziché imputarla a dinamiche stellari.
    Se non ho capito male siamo al limite tra un sistema planetario con un super gigante "inanellato" ed un sistema binario con il disco protoplanetario della compagna ancora in fase di aggregazione. Qual'è il periodo di rivoluzione di questo bestione?

  5. Paolorid

    Scusami Enzo, ho chiesto il periodo prima di leggere gli articoli originali, che naturalmente lo contenevano :roll:
    850 giorni di cui oltre 50 passati ad occultare la stella! D'altra parte le proporzioni reciproche si potevano intuire anche dalle misure, quel disco deve avere un diametro forse centinaia di volte superiore a quello della stella madre o sbaglio?

  6. carissimo,
    il pianeta non è ancora stato individuato e non è semplice indicare il suo periodo di rivoluzione. Troppe caratteristiche ripetitive indicano una configurazione ad anello.

  7. sì, in effetti, era già stato approssimato. Beh sì, una stella è ben poca cosa rispetto a un sistema di anelli (come diametro, ovviamente...).

  8. Paolorid

    Wow davvero impressionante, non avrei mai immaginato un oggetto così fuori scala! Sarà perché penso alle proporzioni dei nostri pianeti già "maturi".

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