Comunicato Stampa

Non si nega un pianeta roccioso neppure alle nane brune

ALMA misura la dimensione dei grani di polvere cosmica intorno a stelle mancate

30 Novembre 2012

Alcuni astronomi, usando ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) hanno trovato per la prima volta che la zona esterna di un disco di polvere che circonda una nana bruna contiene grani di polvere della dimensione del millimetro come quelli che si trovano nei dischi più densi intorno alla stelle neonate. La sorprendente scoperta sfida le teorie di formazione dei pianeti rocciosi, delle dimensioni della Terra, e suggerisce che i pianeti rocciosi possano essere ancora più comuni del previsto nell'Universo.

Si pensa che i pianeti rocciosi si formino per mezzo di collisioni casuali di quelle che inizialmente sono particelle microscopiche nel disco di materiale che circonda la stella che le portano ad aderire tra loro. Questi piccoli granelli, la  polvere cosmica, sono simili a fuliggine molto fine o alla sabbia. Nelle regioni intorno a una nana bruna - un oggetto stellare ma troppo piccolo per brillare come una stella - gli astronomi pensavano che i grani di polvere non potessero crescere perchè i dischi erano poco densi e le particelle si sarebbero mosse troppo in fretta per incollarsi le une alle altre dopo la collisione. Inoltre, le teorie prevalenti dicono che ogni grano che riesce a formarsi si muove rapidamente verso la nana bruna centrale, sparendo dalle zone esterne del disco, dove potrebbe essere rivelato.

"Siamo stati sorpresi di trovare grani delle dimensioni dell'ordine del millimetro in questo disco sottile" ha spiegato Luca Ricci del California Institute of Technology, USA, a capo di un'equipe di astronomi di base negli Stati Uniti d'America, Europa e Cile. "Grani di polvere di queste dimensioni non dovrebbero potersi formare nelle regioni esterne e fredde del disco intorno a una nana bruna, ma sembra invece che ciò accada. Non possiamo essere sicuri che un pianeta roccioso possa svilupparsi in questa regione, o che l'abbia già fatto, ma vediamo i primi passi in questa direzione e perciò dobbiamo modificare le nostre assunzioni sulle condizioni necessarie per la formazione e crescita dei nuclei rocciosi dei pianeti", ha aggiunto.

La risoluzione di ALMA, molto migliore dei telescopi precedenti, ha permesso all'equipe anche di identificare il monossido di carbonio intorno alla nana bruna - la prima volta in cui del gas molecolare freddo è stato rivelato in un disco di questo tipo. Questa scoperta, insieme a quella delle dimensioni dei grani di polvere, suggerisce che il disco sia molto più simile di quanto si sospettasse a quelli intorno alle stelle giovani.

Ricci e colleghi hanno realizzato le loro scoperte usando la schiera dei telescopi di ALMA ancora non completa in alta quota nel deserto cileno. ALMA è un insieme ancora in crescita di antenne paraboliche di alta precisione che lavorano insieme come un unico grande telescopio per osservare l'Universo con sensibilità e risoluzione all'avanguardia. ALMA "vede" l'Universo in una luce di lunghezza d'onda millimetrica, invisibile all'occhio umano. Il completamento di ALMA è previsto per il 2013, ma gli astronomi hanno iniziato le osservazioni con una schiera parziale di antenne nel 2011.

Gli astronomi hanno puntato ALMA verso la giovane nana bruna ISO-Oph 102, nota anche come Rho-Oph 102, nella regione di formazione stellare Rho Ophiuchi nella costellazione del Serpentario (Ofiuco). Di massa circa 60 volte quella di Giove, ma solo 0,06 volte quella del Sole, la nana bruna è troppo piccola per innescare le reazioni termonucleari che producono la luce delle stelle. Invece emette calore prodotto dalla lenta contrazione gravitazionale e brilla di un colore rossastro, molto più debole di una stella normale.

ALMA raccoglie la luce di lunghezza d'onda intorno al millimetro, emessa dal materiale del disco riscaldato dalla nana bruna. I grani del disco non emettono molta radiazione a lunghezze d'onda maggiori della propria dimensione, perciò si misura una brusca diminuzione di luminosità alle lunghezze d'onda più lunghe. ALMA è uno strumento ideale per osservare questa decrescita e così misurare le dimensioni dei grani. Gli astronomi hanno confrontato la luminosità del disco a lunghezze d'onda di 0,89 mm e 3,2 mm. Il calo di luminosità tra 0,89 mm e 3,2 mm non era così ripido come previsto, mostrando così che almeno alcuni dei grani hanno dimensione di un millimetro o più.

"ALMA è un nuovo strumento molto potente per risolvere alcuni enigmi sulla formazione dei sistemi planetari," ha commentato Leonardo Testi dell'ESO, un membro dell'equipe di ricerca. "Tentare queste misure con la generazione precedente di telescopi avrebbe richiesto quasi un mese di osservazione - un tempo troppo lungo per essere praticabile. Usando solo un quarto delle antenne totali di ALMA abbiamo potuto fare questa misura in meno di un'ora!" ha aggiunto.

Nel prossimo futuro, una volta completato, ALMA sarà così potente da ottenere immagini dettagliate del disco di Rho-Oph 102 e di altri oggetti. Ricci spiega: "Saremo presto in grado non solo di rivelare la presenza di piccole particelle nei dischi, ma anche di costruire una mappa della loro distribuzione nel disco circumstellare e di spiegare come interagiscono con il gas da noi trovato nel disco. Questo ci aiuterà a comprendere meglio come si formano i pianeti".

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è presentato in un articolo pubblicato su Astrophysical Journal Letters.

Ricci e Testi hanno lavorato con Antonella Natta dell'INAF-Osservatorio Astrofisico de Arcetri, Aleks Scholz del Dublin Institute for Advanced Studies, e Itziar de Gregorio-Monsalvo del JAO (Joint ALMA Observatory).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, una struttura osservativa astronomica internazionale, è costruita in partnership tra Europa, Nord America e Asia Orientale in cooperazione con la Repubblica del Cile. La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dell'Europa, dall'NRAO (National Radio Astronomy Observatory) per conto del Nord America e dal NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) per conto dell'Asia Orientale.  Il JAO (Joint ALMA Observatory) garantisce una guida e gestione unica alla costruzione, alla verifica e alla gestione di ALMA.

Nel 2012 cade il 50^o anniversario della fondazione dell'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo).  L'ESO è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

Links

• Articolo scientifico
• Ulteriori informazioni su ALMA all'ESO
• Il Joint ALMA Observatory

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1248.