9/01/17

L’ombra dei pianeti invisibili **

Questo articolo è estremamente didattico, oltre che suggerire un nuovo metodo per scoprire pianeti che siano eccessivamente vicini alla stella e quindi invisibili direttamente. Vale la pena perderci un po’ di tempo.

Sappiamo benissimo che un pianeta illuminato dalla luce della sua stella causa un cono d’ombra, più o meno grande e lungo a seconda del diametro del pianeta e della sua distanza dalla stella. Non per niente i grafici delle eclissi di Luna e di Sole ci sono più che familiari.

Immaginiamo, allora, di vedere un sistema stellare piuttosto giovane (pochi milioni di anni) visto esattamente dall'alto (o dal basso, ma è la stessa cosa). Un caso estremamente suggestivo, ma decisamente negativo per la scoperta di eventuali pianeti: non potremmo certo assistere a transiti o a eclissi dato che non ci sarebbe mai una sovrapposizione dei dischi planetari e di quello della stella. La situazione è quella illustrata in Fig. 1 e si riferisce alla stella TW Hydrae osservata da Hubble (il grande vecchio lavora ancora molto bene).

Figura 1: NASA, ESA, and J. Debes (STScI)
Figura 1: NASA, ESA, and J. Debes (STScI)

L’oggetto è relativamente vicino a noi (175 AL) ed è stato osservato da lungo tempo, ben 18 anni. E’ forse il disco più seguito dagli astrofisici. Tutto bene, tranne quella macchia scura evidenziata ancora meglio nella Fig.2. Una macchia che potrebbe essere parte integrante del disco esterno, ma il problema è che la macchia si muove troppo velocemente, compiendo un giro completo in 16 anni.

Figura 2. Fonte: NASA, ESA, and J. Debes (STScI)
Figura 2. Fonte: NASA, ESA, and J. Debes (STScI)

Essa sembra qualcosa che si proietti sul disco e non qualcosa che faccia parte del disco esterno. Vediamo, allora, lo schema di Fig. 3a. La visione è di taglio, ma spiega bene la situazione. Il pianeta, illuminato dalla stella, potrebbe benissimo causare un’ombra sulla parte esterna del disco, ma le dimensioni pianeta-disco non sarebbero le più adatte.

Figura 3
Figura 3

Tuttavia, il pianeta potrebbe perturbare il disco interno e causare una sua espansione  creando una specie di nube molto estesa di polvere o, alternativamente, costringerlo a un disassamento. Un processo che non sarebbe impossibile per un pianeta di tipo gioviano. Esso comporterebbe anche uno sfasamento o una precessione del disco, ma ciò cambierebbe di poco la situazione (in qualche modo può assomigliare a ciò che, in piccolo, causano i  satelliti dell’anello F di Saturno all’anello stesso).

Schematizziamo, allora, questa grande nube (o il “tilt” del disco interno) nella Fig. 2b. Adesso sì che l’ombra potrebbe risultare ben visibile sull’anello esterno! Facendo un po’ di conti risulta che il pianeta e la nube dovrebbero essere situati nella parte nascosta dell’immagine, quella troppo vicina alla stella. In poche parole, ci troveremmo di fronte all’ombra causata indirettamente da un pianeta, giocoforza invisibile, ma in grado di lasciare un suo segno tangibile e -soprattutto- visibile.

Un bellissimo gioco di prestigio geometrico, che potrebbe essere presente in altri casi di giovani stelle sistemate nella giusta posizione rispetto a noi. Di seguito trovate una simulazione di ciò che capita durante un periodo completo.

Tra parentesi, la stella in questione è stata osservata da ALMA che ha trovato un possibile pianeta vicino a lei. Dove ce n’è uno, è facile che ne siano degli altri.

E’ nato un nuovo metodo per scoprire esopianeti?

Il lavoro è stato presentato all’annuale Congresso della Società Astronomica Americana.

3 commenti

  1. Luigino

    Potrebbe essere che anziché un solo pianeta sia invece l'ombra di un corteo di pianeti?

  2. caro Luigino,

    e come farebbero mai a fare un ombra così lunga? ... e dove li metteresti uno rispetto all'altro? L'ombra è molto estesa e molto lunga...

  3. Fiorentino Bevilacqua

    Bellissimo. Col senno di poi, del dopo  averlo visto fare, viene da dire ... non ci si poteva pensare prima!?  Semplice (come molte cose della Natura "ridotte" alla loro essenza) ed elegante. Bellissimo!

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