6/05/15

!!! Un neonato ci mostra come si formano e sopravvivono i pianeti **

Non è molto che ALMA ci ha regalato un’immagine che sicuramente entrerà nella storia dell’astrofisica. Prima o poi forse se ne accorgeranno anche i media, senza concorsi o partecipazione attiva della gente comune. Mi riferisco a quanto anticipato nell’articolo “ALMA comincia a fare sul serio. Le visioni artistiche diventano realtà” . Nel sommario scrivevo: “… A un vecchio planetologo come me sono venuti letteralmente i brividi…”. Concludevo l’articolo con la frase: “Lascio a voi le ovvie considerazioni sulle informazioni che questa immagine può fornire agli studi relativi alla nascita dei sistemi planetari. E siamo solo all’inizio. Niente più disegni, ma immagini reali!

Beh… come facilmente prevedibile, quanto auspicato è già diventato un dato di fatto. Un bellissimo articolo di un gruppo di ricerca canadese ha dimostrato, con simulazioni e argomentazioni dinamiche, che stiamo proprio assistendo in diretta alla costruzione di un sistema planetario. Quanto si è sempre ipotizzato sull’origine dei pianeti, sulla loro abilità di pulire la propria orbita, sulla creazione delle risonanze in cui  gli oggetti “più furbi” possono inserirsi per evitare tragiche collisioni, sono visibili non solo sullo schermo di un computer, ma su una stella che dista da noi 450 anni luce.

Ma andiamo con calma e non facciamoci prendere dall’emozione (per me altissima!).

Inseriamo di nuovo l’immagine ormai storica di ALMA, dove un disco proto planetario mostra nitidamente zone più dense e zone quasi del tutto spopolate. Un disco microsolco con bande chiare e scure.

La ormai “mitica” immagine del sistema di HL Tau, ripresa da ALMA. Fonte: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
La ormai “mitica” immagine del sistema di HL Tau, ripresa da ALMA. Fonte: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

Osservando l’immagine si è subito pensato che qualche pianeta appena nato fosse responsabile di quelle lacune di materia, ma molti rimanevano scettici. Erano abbastanza critici i “gap” esterni, troppo vicini tra loro. Talmente vicini che pianeti, sufficientemente massicci da creare quei vuoti di materia, si sarebbero velocemente disturbati e si sarebbero espulsi reciprocamente dal sistema.

Tuttavia, il gruppo canadese ha deciso di provare direttamente se lo scetticismo era valido o se invece i meccanismi dinamici legati alle risonanze orbitali non avrebbero potuto permettere la sopravvivenza di queste masse apparentemente troppo vicine e massicce. Poteva trattarsi di un’azione di salvataggio basata proprio sulle risonanze, quelle stesse che hanno permesso al piccolo ed eccentrico Plutone di incrociare per miliardi di anni il grande Nettuno senza mai urtarlo catastroficamente. In poche parole, si poteva assistere alla nascita “vera” di un sistema planetario, dove stavano giocando alla grande tutti quei meccanismi difensivi che le teorie di meccanica celeste hanno descritto così bene da molto tempo. Ovviamente, dovevano essere ammesse orbite anche molto eccentriche.

La differenza sostanziale è che certe leggi sono state ricavate dal nostro sistema a posteriori, mentre adesso era il momento di applicarle a priori e vedere se il risultato coincideva con quanto si stava osservando. In particolare, era anche un modo per vedere se la definizione di pianeta, data recentemente, avesse veramente un significato fisico profondo. I risultati sono stati decisamente positivi.

Sono stati creati due modelli fondamentali: uno senza le risonanze e uno con le risonanze. Nel primo caso, il sistema si destabilizzava in fretta, nel secondo si otteneva un sistema stabile, perfettamente in linea con quanto ci sta mostrando HL Tau. Un sistema che deve ancora affrontare la prova del fuoco della sua evoluzione futura. Le orbite sono molto ellittiche e non si sa quali migrazioni o espulsioni potranno ancora avvenire.

L’immagine precedente “schematizzata” per evidenziare le zone che caratterizzano il disco. Figura estratta dal lavoro originario del gruppo canadese.
L’immagine precedente “schematizzata” per evidenziare le zone che caratterizzano il disco. Figura estratta dal lavoro originario del gruppo canadese.

Non è raro trovare, in sistemi diversi dal nostro, orbite molto ellittiche ma stabili. Insomma, ciò che vediamo è sicuramente un processo di formazione planetaria che sfrutta al meglio le configurazioni risonanti, ma è un sistema ancora troppo giovane per conoscerne il futuro. Ricordiamo che esso ha un’età inferiore al milione di anni! Inoltre è decisamente più grande del nostro, dato che copre ben 18 miliardi di chilometri (avevamo mostrato il confronto nel vecchio articolo).

Avere a disposizione un esempio di come tutto è partito e poter poi confrontarlo con l’evoluzione di sistemi planetari su altre stelle, potrà dirci se il "nostro" caso è veramente speciale nella sua regolarità, con tutte quelle orbite quasi perfettamente circolari.

Che dire? ALMA e i calcoli di meccanica celeste del gruppo canadese ci hanno fornito una foto della nascita di un neonato che sa già come agire per sistemare la massa che lo forma e sopravvivere per un po’… Non resta che confrontarla con le migliaia di foto di bambini e di adulti in giro per la galassia e vedere se si trovano anche quelle che sono simili a lui ormai “invecchiato”. In poche parole, abbiamo trovato la figurina più rara di una collezione; la figurina fondamentale che ci dimostra come si può fare e che si può fare.

Al di là dell’emozione che spesso maschera le difficoltà, dobbiamo ammettere che la problematica è molto più complessa e i risultati hanno ancora molti punti critici e incerti, a causa della limitata accuratezza (ALMA ci perdoni). Tuttavia non possiamo che considerare l’immagine e lo studio di importanza scientifica enorme. Una news che lascerà sicuramente il segno!

Articolo originale QUI

Potete ammirare altre stupefacenti osservazioni di ALMA su dischi protoplanetari QUI, QUI, e QUI

3 commenti

  1. gioyhofer

    Fantastico.... Assolutamente fantastico...

    Siamo fortunati che questo sistema planetario sia nella giusta posizione, se fosse orientato "di taglio" (un po' come la galassia sombrero) sarebbero comunque riusciti a studiarlo e a fare queste scoperte?

  2. cara Gio,
    direi proprio di no... Però, direi anche che saremmo stati sfortunati in quel caso! La probabilità di vederlo perfettamente di taglio è veramente molto bassa... :wink:

  3. foscoul

    Cercando un nesso uno standard o meglio cercando di avvicinarmi il più possibile ai parametri iniziali di formazione del sistema solare penso: La massa iniziale della nebulosa protoplanetaria influisce sulla futura stabilità del sistema?
    Presumo che il disco essendo esteso per 18 mld di km abbia maggiore massa rispetto al nostro sistema solare o non è detto sia sempre così?
    O meglio a parità di massa sono gli elementi di cui è composto il disco iniziale che fanno la differenza sul futuro sviluppo del sistema stesso?
    Cerco di avvicinarmi mentalmente e il più possibile ai parametri iniziali che hanno portato alla formazione del nostro sistema solare per trovare riscontri ma credo ci sono ancora molti fattori e concause da tener presente che secondo me fortunosamente hanno creato il nostro sistema così com'è posizione nella galassia azioni gravitazionali e chi più ne ha ne metta.
    Certo nell'immensità del cosmo chissà quando chissà dove di sicuro abbiamo un posto simile al nostro.
    Entusiasmante e da brividi Enzo concordo con te il fatto di poter osservare finalmente la fase iniziale della formazione di un sistema planetario certo in tempi umani difficilmente ci sarà permesso di vedere le fasi finali, l'opera conclusa,della formazione dei pianeti.
    Purtroppo ci sono cose che non ci è dato vedere comunque strumenti sempre più potenti e più raffinati scrutando tutto intorno a noi ci daranno delle "istantanee" sulle varie fasi e ci aiuteranno a capire meglio questo fenomeno. :)

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