Il disco di polvere attorno alla giovane stella HD 142527 osservato con ALMA. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.
I dettagli del processo di formazione planetaria ad oggi non sono del tutto chiari. A essere ancora poco conosciuta è soprattutto la modalità di aggregazione con cui le microscopiche particelle di polvere presenti attorno alle giovani stelle riescono – partendo da dimensioni che si aggirano attorno a 1 micrometro – a dare vita a pianeti rocciosi del diametro di 10 mila chilometri. La difficoltà di misurare la dimensione di queste particelle di polvere ha finora impedito agli astronomi di tracciare quale sia l’effettivo percorso di accrescimento delle polveri.
Un gruppo di ricercatori è ora riuscito a misurare, con una precisione mai raggiunta prima, le particelle di polvere presenti attorno ad una giovane stella. Il risultato è stato possibile grazie all’impiego di ALMA, l’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array. L’osservata speciale è stata la giovane stella HD 142527, insieme alle polveri che le orbitano attorno. La sensibilità di ALMA nel rivelare onde radio polarizzate si è rivelata decisiva e ci aiuterà nella comprensione dei fenomeni di aggregazione delle polveri, alla base della formazione planetaria.
Lo studio, pubblicato su Astrophysical Journal Letters, ha visto al lavoro un team internazionale guidato da Akimasa Kataoka, research fellow di stanza presso l’Università di Heidelberg e il National Astronomical Observatory of Japan. Stando ai risultati, le onde radio attorno a una giovane stella vengano diffuse dalle particelle di polvere, dando quindi origine a caratteristiche uniche di polarizzazione. L’intensità delle emissioni polarizzate permette inoltre di stimare la dimensione delle particelle di polvere, con una precisione di gran lunga migliore rispetto ad altri metodi.
Per verificare l’esattezza della previsione, Kataoka e colleghi hanno utilizzato ALMA per osservare la giovane stella HD 142527, riuscendo a vedere per la prima volta il “modello” di polarizzazione del disco di polvere presente attorno alla giovane stella. Le osservazioni hanno dimostrato quanto previsto, mostrando che la polarizzazione ha una direzione radiale nella maggior parte del disco, ma che ai suoi margini essa diventa perpendicolare a quella radiale.
Il modello di polarizzazione ottenuto con ALMA attorno alla giovane stella HD 142527. I contorni mostrano l’intensità totale delle emissioni di polveri e l’immagine a colori mostra l’intensità delle emissioni polarizzate. Le barre bianche indicano la direzione di polarizzazione. Crediti: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Kataoka et al.
Il confronto poi tra l’intensità osservata nelle emissioni polarizzate e le previsioni dei modelli ha permesso di stimare la misura dei grani di polvere, determinando che la dimensione massima si attesta intorno ai 150 micrometri: si tratta della prima volta che una stima delle dimensioni delle polveri viene effettuata a partire dall’osservazione della polarizzazione, e il risultato è ben 10 volte più piccolo di quanto si pensasse.
«Negli studi precedenti, gli astronomi hanno stimato la dimensione dei grani basta sulle emissioni di onde radio considerando i grandi di polvere come se fossero sferici», spiega Kataoka. «Nel nostro studio, abbiamo osservato le onde radio sparpagliate attraverso la polarizzazione, che trasporta informazioni indipendenti dalla emissione termica delle polveri. Una così grande differenza nella dimensione stimata delle particelle di polvere implica che le ipotesi fatte in precedenza potrebbe essere sbagliate».
Per cercare di spiegare questa incoerenza, i ricercatori partono dall’assunto che le particelle di polvere non abbiano una forma semplicemente sferica, ma assomiglino di più ad ammassi lanuginosi, dalla forma complessa. Ogni piccola sfaccettatura, parte di una grande particella di polvere, disperde onde radio e produce caratteristiche uniche nella polarizzazione. Gli astronomi, osservando la polarizzazione, possono dunque tracciare le microscopiche caratteristiche dei grani di polvere. La scoperta potrebbe avere conseguenze sui dati osservativi a oggi studiati, portando a riconsiderarne le interpretazioni.
«La frazione di polarizzazione delle onde radio nel disco di polvere attorno HD 142527 è soltanto una piccola percentuale. Grazie all’elevata sensibilità di ALMA, siamo comunque riusciti a rilevare un segnale così piccolo e a ricavarne informazioni circa le dimensioni e la forma delle particelle di polvere», aggiunge Kataoka. «Questo è il primissimo passo nella ricerca sull’evoluzione della polvere effettuato grazie alla polarimetria, e credo che il progresso futuro sarà pieno di emozioni.»
Per saperne di più:
- Leggi su Astrophysical Journal Letters l’articolo: “Submillimeter polarization observation of the protoplanetary disk around Hd 142527” di Akimasa Kataoka, Takashi Tsukagoshi, Munetake Momose, Hiroshi Nagai, Takayuki Muto, Cornelis P. Dullemond, Adriana Pohl, Misato Fukagawa, Hiroshi Shibai, Tomoyuki Hanawa e Koji Murakawa.