Le strane orbite dei dischi planetari Tatooine

Le strane orbite dei dischi planetari “Tatooine”

Le strane orbite dei dischi planetari “Tatooine”

Gli astronomi che usano la matrice Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) hanno trovato sorprendenti geometrie orbitali nei dischi protoplanetari attorno alle stelle binarie. Mentre i dischi in orbita attorno ai sistemi binari a stella più compatti condividono quasi lo stesso piano, i dischi che circondano binari ampi hanno piani orbitali che sono fortemente inclinati. Questi sistemi possono insegnarci sulla formazione dei pianeti in ambienti complessi.

Negli ultimi due decenni, sono stati trovati migliaia di pianeti in orbita attorno a stelle diverse dal nostro Sole. Alcuni di questi pianeti orbitano attorno a due stelle, proprio come Tatooine, la casa di Luke Skywalker. I pianeti sono nati in dischi protoplanetari e ora ne abbiamo meravigliose osservazioni grazie ad ALMA, ma la maggior parte dei dischi studiati finora orbitano attorno a singole stelle. Gli esopianeti “Tatooine” si formano in dischi attorno a stelle binarie, i cosiddetti dischi circumbinary.

Lo studio dei luoghi di nascita dei pianeti ‘Tatooine’ offre un’opportunità unica per conoscere come si formano i pianeti in diversi ambienti. Gli astronomi sanno già che le orbite delle stelle binarie possono deformare e inclinare il disco attorno ad esse, risultando in un disco circumbinary disallineato rispetto al piano orbitale delle sue stelle ospiti. Ad esempio, in uno studio del 2019 condotto da Grant Kennedy dell’Università di Warwick, Regno Unito, ALMA ha trovato un sorprendente disco circumbinary in una configurazione polare.

“Con il nostro studio, volevamo saperne di più sulle geometrie tipiche dei dischi circumbinary”, ha detto l’astronomo Ian Czekala dell’Università della California a Berkeley. Czekala e il suo team hanno usato i dati ALMA per determinare il grado di allineamento di diciannove dischi protoplanetari attorno alle stelle binarie. “I dati ALMA ad alta risoluzione sono stati fondamentali per lo studio di alcuni dei dischi circumbinary più piccoli e deboli”, ha dichiarato Czekala.

Gli astronomi hanno confrontato i dati ALMA dei dischi circumbinary con la dozzina di pianeti “Tatooine” che sono stati trovati con il telescopio spaziale Keplero. Con loro sorpresa, il team ha scoperto che il grado di disallineamento delle stelle binarie e dei loro dischi circumbinary dipende fortemente dal periodo orbitale delle stelle ospiti. Più breve è il periodo orbitale della stella binaria, maggiore è la probabilità di ospitare un disco in linea con la sua orbita. Tuttavia, i file binari con periodi più lunghi di un mese in genere ospitano dischi non allineati.

“Vediamo una chiara sovrapposizione tra i piccoli dischi, in orbita attorno a binari compatti, e i pianeti circumbinary trovati con la missione di Keplero”, ha detto Czekala. Poiché la missione primaria di Keplero è durata 4 anni, gli astronomi sono stati in grado di scoprire pianeti attorno a stelle binarie che si orbitano a vicenda in meno di 40 giorni. E tutti questi pianeti erano allineati con le loro orbite stellari ospiti. Un mistero persistente era se ci fossero molti pianeti disallineati che Keplero avrebbe avuto difficoltà a trovare. “Con il nostro studio, ora sappiamo che probabilmente non c’è una grande popolazione di pianeti disallineati che Keplero ha mancato, poiché i dischi circumbinary attorno a stelle binarie strette sono in genere allineati con i loro ospiti stellari”, ha aggiunto Czekala.

Tuttavia, sulla base di questa scoperta, gli astronomi concludono che i pianeti disallineati attorno a stelle binarie larghe dovrebbero essere là fuori e che sarebbe una popolazione eccitante cercare con altri metodi di ricerca di esopianeti come l’imaging diretto e il microlensing. (La missione Keplera della NASA utilizzava il metodo di transito, che è uno dei modi per trovare un pianeta.)

Czekala ora vuole scoprire perché esiste una correlazione così forte tra l’allineamento del disco (mis) e il periodo orbitale della stella binaria. “Vogliamo utilizzare strutture esistenti e future come ALMA e la Very Large Array di prossima generazione per studiare le strutture dei dischi con livelli di precisione squisiti”, ha detto, “e cercare di capire in che modo i dischi deformati o inclinati influenzano l’ambiente di formazione del pianeta e in che modo potrebbe influenzare la popolazione di pianeti che si formano all’interno di questi dischi. ”

“Questa ricerca è un ottimo esempio di come le nuove scoperte si basano su osservazioni precedenti”, ha dichiarato Joe Pesce, responsabile del programma della National Science Foundation per NRAO e ALMA. “Discernere le tendenze nella popolazione dei dischi circumbinary è stato reso possibile solo basandosi sulle basi di programmi di osservazione archivistici intrapresi dalla comunità ALMA nei cicli precedenti.”

Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in accordo con la cooperazione da Associated Universities, Inc.

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