Il tempo di osservazione presso lo European Southern Observatory a Paranal è un bene molto prezioso, ed è quindi incredibile pensare che il Very Large Telescope abbia trascorso una notte intera con una camera ad infrarossi ad alta risoluzione puntata verso un singolo oggetto celeste. I dati raccolti hanno permesso a un team internazionale guidato da Sascha Quanz del Politecnico federale di Zurigo di confermare la propria ipotesi: un giovane pianeta gassoso, apparentemente simile a Giove, è in orbita intorno alla stella chiamata HD 100546.
A “solo” 335 anni luce di distanza da noi, HD 100546 è uno dei nostri vicini cosmici, e la sua età (tra i 5 e i 10 milioni anni) lo rende relativamente giovane in termini astronomici. Come accade per molte stelle giovani, HD 100546 è circondata da un esteso disco di gas e polvere. All’interno di questo disco si trova il protopianeta gassoso, ad una distanza dalla sua stella pari a circa cinquanta volte quella tra la Terra e il Sole.
Il team di scienziati aveva già ipotizzato l’esistenza di questo pianeta in un articolo pubblicato nel 2013. All’epoca, però, i ricercatori avevano proposto anche un’altra possibile spiegazione per i dati raccolti, ovvero che l’oggetto osservato potesse essere un pianeta gigante un po’ più vecchio, formatosi nelle regioni interne del disco per essere poi spinto verso l’esterno. «Si tratta di uno scenario che non possiamo ancora escludere completamente», ammette Quanz. «Ma è molto meno probabile rispetto alla nostra spiegazione, poiché le osservazioni suggeriscono che ciò che stiamo vedendo è effettivamente la nascita di un pianeta».
Rappresentazione artistica di un disco protoplanetario. Crediti: Gemini Observatory/AURA; autrice Lynette Cook
Se l’oggetto osservato fosse un pianeta più vecchio, infatti, formatosi in precedenza e in una regione più vicina alla stella, la sua traiettoria di allontanamento dovrebbe soddisfare una serie di condizioni molto stringenti per renderlo oggi visibile ai ricercatori: dovrebbe essere stato espulso in un momento e in un punto del disco ben precisi. «Sarebbe una coincidenza impressionante», dice Quanz, ed è per questo che gli scienziati preferiscono l’interpretazione più probabile, anche se piuttosto insolita. Inoltre, le osservazioni recenti hanno convinto i ricercatori che il segnale raccolto non può provenire da una sorgente di fondo. «La migliore spiegazione per i fenomeni osservati è che stiamo vedendo la formazione di un nuovo pianeta immerso nel disco della sua stella madre», questa la conclusione dell’articolo che è stato pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal. Lo studio è stato condotto nel contesto di PlanetS, uno dei National Centres of Competence in Research della Svizzera.
Il nuovo pianeta si chiama HD 100546 b ed è il primo oggetto del suo genere ad essere scoperto. «Questo pianeta ci fornisce dati osservativi unici su ciò che accade quando si forma un gigante gassoso», afferma Quanz. In passato gli scienziati hanno studiato la formazione dei pianeti giganti all’interno dei dischi di stelle giovani solo attraverso lo sviluppo di modelli teorici o utilizzando simulazioni al computer. «Ora, per la prima volta, abbiamo una sorta di “laboratorio” che ci può fornire dati empirici», spiega Quanz.
Nel frattempo gli astronomi hanno trovato altre due stelle giovani che sembrano ospitare pianeti giganti, anche se, stando alle osservazioni, questi pianeti si troverebbero in una fase evolutiva po’ più avanzata, poiché avrebbero già ripulito ampie regioni dei loro dischi incorporandole durante il loro moto orbitale. Nessuna lacuna, che potrebbe quindi essere associata ad una zona del disco ripulita dal pianeta, è stata invece trovata nei pressi di HD 100546 b.
«Il nostro pianeta sembra essere ancora circondato da un sacco di polvere e gas», dice Quanz. Al di là del disco circumstellare della stella, potrebbe esserci anche un disco circumplanetario, più piccolo, attorno al pianeta appena formato, a partire dal quale la materia arriverebbe sul pianeta.
Sulla base delle loro osservazioni, effettuate in tre diversi intervalli di lunghezze d’onda, i ricercatori sono stati in grado di ricavare una stima iniziale per la dimensione dell’oggetto e la sua temperatura. La loro stima indica che la temperatura media della regione di interesse, che ha un diametro pari a sette volte quello di Giove, supera i 600° C. Il fatto che la radiazione termica venga emessa da un’area così estesa suggerisce che la sorgente debba essere una combinazione di un giovane pianeta e un disco circumplanetario. Le osservazioni pianificate con il radiotelescopio ALMA, nel deserto di Atacama in Cile, dovrebbero confermare o meno la presenza di un disco attorno al protopianeta, oltre a fornire informazioni riguardo la massa e le dimensioni del disco stesso.
È molto probabile che HD 100546 ci fornisca in futuro nuovi spunti per interessanti scoperte. Sulla base delle osservazioni già raccolte, infatti, gli astronomi sospettano che ci possa essere un secondo pianeta in orbita intorno alla stella. Se così fosse, questo secondo pianeta sarebbe circa cinque volte più vicino alla stella rispetto ad HD 100546 b è. In questo modo gli astronomi potrebbero arrivare ad osservare la formazione di diversi pianeti in un unico sistema. Tuttavia, l’esistenza di questo pianeta interno deve ancora essere confermata e la conferma non sarebbe comunque sorprendente, dal momento che la maggior parte degli esopianeti scoperti fino ad ora appartengono a sistemi con multi-planetari, proprio come il nostro sistema solare.