18/10/19

Come si formano i pianeti giganti **

Una fase fondamentale della nascita planetaria è stata rilevata da... chi? La risposta è facile: "Dal solito e fantastico ALMA". Questa volta ha studiato il movimento del disco protoplanetario in tutte le direzioni e ha scoperto una bellissima cascata!

ALMA non ha più bisogno di aggettivi... le più illuminanti scoperte degli ultimi tempi lo vedono quasi sempre protagonista. Questa volta ha puntato i suoi occhi su un disco protoplanetario in cui si notavano chiaramente degli anelli meno densi, segno molto probabile che in quelle zone  si fosse creato un embrione di pianeta, capace di spazzare la materia che lo circondava. Vedere l'anello più chiaro è un segno, ma l'ideale sarebbe anche vedere il neonato ancora in fasce. E questo è ancora un problema non risolvibile nelle prime fasi di vita. Tuttavia, si può cercare di capre la sua esatta posizione stando attenti alla sua... "pappa". Come tutti i neonati, anche i pianeti in embrione devono mangiare.

Cerchiamo di descrivere la faccenda in termini ultra semplificati (magari non proprio esatti, ma sufficienti per capire il concetto di fondo).

Sappiamo bene che nell'Universo vale la ben nota frase "non troppo caldo non troppo freddo". Beh... in questo caso c'interessa non avere troppo caldo. Inoltre c'interessa avere a disposizione polvere più pesante. In poche parole se vogliamo costruire un embrione di pianeta dobbiamo cominciare ad accumulare materia all'interno del disco, in una posizione abbastanza lontana dalla superficie, dove la situazione è più caotica dato che le radiazioni stellari arrivano più facilmente.

Utilizziamo lo schema della figura che segue, prendendola per quella che è, ossia terribilmente banalizzata.

baby

A sinistra c'è la nostra stella e il nostro disco protoplanetario. Analizziamone un pezzo, in modo da trascurare perfino la sua forma circolare. A destra, in alto,  abbiamo la situazione PRIMA della nascita dell'embrione, sia di fronte che di taglio. La visione di fronte non mostra ancora niente di particolare. Quella di taglio evidenzia come il materiale più scuro e più utile alla formazione di un corpo planetario cominci  a concentrarsi verso un certo punto. In quel punto vi è accrescimento di materia e si forma il nostro embrione: la gravità ha giocato il ruolo fondamentale (anche se non si possono trascurare le turbolenze, ma noi possiamo trascurarle).

A questo punto la visione del nostro "pezzo" di anello inizia a cambiare: l'embrione continua a catturare materia nella zona centrale, abbastanza lontana dalla superficie esterna del disco, a tal punto che si inizia a vedere un anello a bassa densità. L'apertura di questa specie di strada ad anello, però, ci ricorda quanto succede per i satelliti formatisi all'interno degli anelli di Saturno (come Pan). Sfruttando le velocità diverse tra chi sta più vicino o più lontano dalla stella, il neonato agisce sulle particelle interne rallentandole e facendole decadere verso la stella, mentre spinge verso l'esterno le particelle più lontane. L'autostrada si allarga sempre di più e lascia un segno ben evidente (come mostrato nel riquadro del DOPO a sinistra in alto). Possiamo evidenziare questo allargamento dell'autostrada con due frecce che vanno dall'embrione verso l'interno e l'esterno. Gli anelli di Saturno sono però molto sottili e privi di gas, qui, invece, il gas più turbolento avvolge ancora il nostro embrione e la sua autostrada deve vedersela con il gas che sta sopra e sotto di lui. Un gas già di per sé molto agitato, che adesso (riquadro a destra, dove il disco è visto di taglio) viene investito dalla materia che il proto-pianeta spinge verso di lui. Si crea una specie di movimento circolare che muove il gas verso l'alto e lo fa ricadere violentemente vero l'embrione. Esso viene letteralmente investito da cascate di gas che non può che "succhiare" così come un bebè succhia dal seno della mamma. Gas leggero (soprattutto idrogeno ed elio) che va a circondare il nucleo del bambino e crea l'enorme atmosfera dei pianeti gioviani.

Un bel disegno che illustra le cascate di "pappa" leggera sul neonato. In qualche modo illustra la il riquadro a destra in alto del DOPO della figura precedente.Fonte: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Un bel disegno che illustra le cascate di "pappa" leggera che si riversano sul neonato. In qualche modo illustra il riquadro a destra del DOPO della figura precedente. Fonte: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Insomma due piccioni con una fava: abbiamo visto il meccanismo di isolamento dell'embrione e anche la sua cattura del gas più leggero. Ossia, si è forse capito e osservata la nascita della gigantesche atmosfere dei pianeti giganti.

I vari movimenti descritti porterebbero a situazione spiraleggianti come quella della visione in basso a sinistra (non molto dissimili a ciò che si vede negli anelli di Saturno dove si stanno forse formando nuovi piccoli satelliti).

Sì, tutto molto bello, anche se ultra semplificato... ma ALMA cosa c'entra? C'entra e come! E chi se non lui è riuscito a rilevare per la prima volta i movimenti della materia all'interno di un disco protoplanetario? Movimenti in tre dimensioni: nel senso della rivoluzione attorno alla stella, nel senso dall'alto verso il basso e in senso radiale. Già il primo movimento aveva indicato un punto anomalo all'interno dell'anello. Poi, gli altri due movimenti hanno evidenziato la cascata proprio nel punto anomalo. In realtà, attorno alla stessa stella, ALMA ha probabilmente scoperto tre neonati, uno grande la metà, l'altro uguale e uno grande il doppio di Giove.

Sì, ma come fa ALMA a vedere il movimento del gas? Beh... anche lui ha i suoi piccoli trucchi... i suoi occhi vedono benissimo il CO e il CO è distribuito molto bene nel disco. Basta, perciò usarlo come tracciante.

Chi vuole essere più serio e capire meglio l'intero meccanismo può andare a leggere direttamente l'articolo originale QUI

3 commenti

  1. Adriano

    Bellissimo articolo, ALMA è fenomenale

  2. Eh sì, caro Adriano, ALMA ci sorprende sempre

  3. Mario Fiori

    Sempre di più caro Enzo e vedere , o almeno iniziare a vedere , una nascita è sempre fantastico.

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