Di nuovo una bellissima immagine che arriva dagli strumenti gestiti dall’ESO in Cile. Nello specifico, questa volta alcuni astronomi hanno usato i telescopi ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e IRAM per effettuare le prime misure dirette della temperatura dei grani di polvere più grandi nelle zone esterne di un disco di formazione planetaria intorno a una giovane stella.
L’immagine principale mostra una parte della regione Rho Ophiuchi, mentre l’inserto rappresenta una veduta infrarossa, molto ingrandita, del “Disco Volante” ottenuta dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. Crediti: Digitized Sky Survey 2/NASA/ESA
Gli esperti hanno sfruttato una tecnica innovativa per le osservazioni di un oggetto soprannominato Disco Volante (Flying Saucer) trovando che i grani sono molto più di freddi del previsto: -266 gradi Celsius. Per questo i modelli di questi dischi vanno rivisti.
L’equipe internazionale, guidata da Stephane Guilloteau del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux (Francia), ha misurato la temperatura dei grani di polvere grandi intorno alla stella giovane 2MASS J16281370-2431391 nella spettacolare regione di formazione stellare di Rho Ophiuchi, a circa 400 anni luce dalla Terra. La stella è circondata da un disco di gas e plovere – questi dischi sono chiamati dischi protoplanetari poiché sono i primi stadi di creazione dei sistemi planetari. Questo disco particolare viene visto quasi di taglio e il suo aspetto nelle fotografie in luce visibile ha portato al suo soprannome di “Disco Volante“.
Gli astronomi hanno usato il telescopio ALMA per osservare il bagliore delle molecole di monossido di carbonio nel disco di 2MASS J16281370-2431391. Sono stati in grado di produrre immagini molto nitide e hanno trovato qualcosa di strano: in alcuni casi hanno visto un segnale negativo! Di solito un segnale negativo è impossibile dal punto di vista fisico, ma in questo caso c’è una spiegazione, che porta a conclusioni sorprendenti.
Il primo piano in luce infrarossa del “Disco Volante” è stato ottenuto dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. Crediti: ESO/NASA/ESA
Guilloteau ha raccontato: «Questo disco non viene osservato su un fondo buio e vuoto come un cielo notturno. Viene visto invece in controluce sopra la nebulosa di Rho Ophiuchi. Questa luce diffusa è troppo estesa per essere rilevata da ALMA, ma il disco la assorbe. Il segnale negativo che ne risulta significa che alcune parti del disco sono più fredde del fondo. La Terra è letteralmente nell’ombra del Disco Volante!».
L’equipe ha combinato le misure del disco effettuate da ALMA con le osservazioni del bagliore del fondo ottenute dal telescopio da 30 metri IRAM in Spagna (queste misure sono state necessarie poiché ALMA non è sensibile al segnale esteso del fondo). I ricercatori hanno derivato una temperatura dei grani di polvere del disco di soli -266 gradi Celsius (solo 7 gradi sopra lo zero assoluto, o 7 Kelvin) a una distanza di circa 15 miliardi di chilometri dalla stella centrale. Ciò corrisponde a circa cento volte la distanza tra la Terra e il Sole. Questa regione è occupata ora dalla Fascia di Kuiper, nel Sistema Solare. È la prima misura diretta della temperatura di grandi grani (di dimensioni intorno al millimetro) in questo tipo di oggetti. Questa temperatura è molto più bassa dell’intervallo tra -258 e -253 gradi Celsius (15 – 20 Kelvin) predetto dalla maggior parte dei modelli. Per risolvere la discrepanza, i grani di polvere grandi devono avere proprietà diverse da quelle attualmente ipotizzate, per permettere loro di raffreddarsi a queste temperature.
«Per calcolare l’impatto di questa scoperta sulla struttura del disco, dobbiamo trovare quali proprietà, plausibili, della polvere conducano a temperature così basse. Abbiamo qualche idea – per esempio la temperatura potrebbe dipendere dalla dimensione dei grani, con quelli più grandi che sono anche più freddi di quelli piccoli. Ma è troppo presto per esserne sicuri”, ha aggiunto il coautore Emmanuel di Folco, anch’egli del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux.
Questa panoramica mostra la spettacolare regione di nubi scure e brillanti che appartengono alla regione di formazione stellare nella costellazione di Ofiuco. Questa immagine è stata ottenuta a partire dai dati della DSS2 (Digitized Sky Survey 2). Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2
Se si scopre che queste temperature delle polvere così basse sono una caratteristica normale dei dischi protoplanetari, si può pensare che ciò abbia delle conseguenze importanti sulla nostra comprensione di come essi si formino ed evolvano. Per esempio, diverse proprietà della polvere potrebbero influire su ciò che accade quando queste particelle si scontrano e perciò sul loro ruolo nel fornire il seme per la formazione dei pianeti. Non si può ancora stabilire, però, se il cambiamento richiesto nelle proprietà della polvere sia significativo o meno in questo senso.
Temperature basse per la polvere possono avere un impatto significativo per i dischi di polvere più piccoli che sappiamo esistere. Se questi dischi sono composti soprattutto da grani grandi ma più freddi di quanto si ipotizzi attualmente, questi dischi compatti potrebbero essere arbitrariamente massicci, e potrebbero formare pianeti giganti relativamente vicini alla stella centrale.
Servono ulteriori osservazioni, ma già sembra che la polvere fredda trovata da ALMA possa avere conseguenze significative sulla comprensione dei dischi protoplanetari.
Per saperne di più:
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- Lo studio “The shadow of the Flying Saucer: A very low temperature for large dust grains”, di Stephane Guilloteau et al.