IL giovane stella TW Hydrae sta giocando a “burattini ombra” attorno al disco di formazione del pianeta con gli scienziati che lo osservano con la NASA Telescopio spaziale Hubble.
In 2017gli astronomi hanno riferito di aver scoperto un’ombra che attraversava la faccia di un vasto disco di gas e polvere a forma di frittella che circondava la stella nana rossa.
L’ombra non proviene da un pianeta, ma da un disco interno leggermente inclinato rispetto al disco esterno molto più grande, facendolo proiettare un’ombra. Una spiegazione è che un invisibile gravità del pianeta sta attirando polvere e gas nell’orbita inclinata del pianeta.
Il concetto di questo artista si basa sulle immagini del telescopio spaziale Hubble di dischi di gas e polvere attorno alla giovane stella TW Hydrae. Le foto del telescopio spaziale Hubble mostrano ombre che attraversano i dischi che circondano il sistema. L’interpretazione è che queste ombre provengono da dischi interni leggermente inclinati che impediscono alla luce delle stelle di raggiungere il disco esterno, e quindi proiettano un’ombra. I dischi sono leggermente inclinati l’uno rispetto all’altro a causa dell’attrazione gravitazionale di pianeti invisibili che deformano la struttura del disco. Credito immagine: Artwork: NASA, AURA/STScI per ESA, Leah Hustak (STScI)
Ora, una seconda ombra – giocando a cucù – è emersa in pochi anni tra le osservazioni archiviate in L’archivio MAST di Hubble. Questo potrebbe provenire da un altro disco annidato all’interno del sistema. I due dischi sono probabilmente la prova di una coppia di pianeti in costruzione.
TW Hydrae ha meno di 10 milioni di anni e risiede a circa 200 anni luce di distanza. Nella sua infanzia, il nostro sistema solare potrebbe aver assomigliato al sistema TW Hydrae, circa 4,6 miliardi di anni fa. Poiché il sistema TW Hydrae è inclinato quasi di fronte alla nostra vista dalla Terra, è un obiettivo ottimale per ottenere una visuale dall’alto di un cantiere planetario.
La seconda ombra è stata scoperta nelle osservazioni ottenute il 6 giugno 2021, nell’ambito di un programma pluriennale progettato per tracciare le ombre nei dischi circumstellari. John Debes di AURA/STScI per l’Agenzia spaziale europea presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland, ha confrontato il disco TW Hydrae con le osservazioni di Hubble fatte diversi anni fa.
Questo grafico mostra una lacuna in un disco protoplanetario di polvere e gas che ruota intorno alla vicina stella nana rossa TW Hydrae, che risiede a 176 anni luce di distanza nella costellazione dell’Idra, a volte chiamata Serpente Marino. Crediti immagine: NASA, ESA, J. Debes (STScI), H. Jang-Condell (University of Wyoming), A. Weinberger (Carnegie Institution of Washington), A. Roberge (Goddard Space Flight Center), G. Schneider (University of Arizona/Steward Observatory), e A. Feild (STScI/AURA)
“Abbiamo scoperto che l’ombra aveva fatto qualcosa di completamente diverso”, ha detto Debes, ricercatore principale e autore principale dello studio pubblicato su Il giornale astrofisico.
“Quando ho guardato i dati per la prima volta, ho pensato che qualcosa fosse andato storto con l’osservazione perché non era quello che mi aspettavo. All’inizio ero sconcertato e tutti i miei collaboratori dicevano: cosa sta succedendo? Abbiamo davvero dovuto grattarci la testa e ci è voluto un po’ per trovare una spiegazione”.
La soluzione migliore trovata dal team è che due dischi disallineati proiettano ombre. Erano così vicini l’uno all’altro nella precedente osservazione che erano mancati. Nel corso del tempo ora si sono separati e divisi in due ombre. “Non l’abbiamo mai visto prima su un disco protoplanetario. Rende il sistema molto più complesso di quanto pensassimo inizialmente”, ha affermato.
La spiegazione più semplice è che i dischi disallineati sono probabilmente causati dall’attrazione gravitazionale di due pianeti su piani orbitali leggermente diversi. Hubble sta mettendo insieme una visione olistica dell’architettura del sistema.
Le immagini di confronto del telescopio spaziale Hubble, prese a diversi anni di distanza, hanno scoperto due ombre inquietanti che si muovono in senso antiorario attraverso un disco di gas e polvere che circonda la giovane stella TW Hydrae. I dischi sono inclinati di fronte alla Terra e quindi offrono agli astronomi una visione a volo d’uccello di ciò che sta accadendo intorno alla stella. L’immagine a sinistra, scattata nel 2016, mostra solo un’ombra [A] alla posizione delle 11:00. Questa ombra è proiettata da un disco interno che è leggermente inclinato rispetto al disco esterno e quindi blocca la luce delle stelle. L’immagine a sinistra mostra una seconda ombra emersa da un altro disco annidato [C] nella posizione delle 7:00, come fotografato nel 2021. Il disco interno originale è contrassegnato [B] in questa visione successiva. Le ombre ruotano attorno alla stella a velocità diverse come le lancette di un orologio. Sono la prova di due pianeti invisibili che hanno attirato la polvere nelle loro orbite. Questo li rende leggermente inclinati l’uno verso l’altro. Questa è una foto a luce visibile scattata con lo Space Telescope Imaging Spectrograph. È stato aggiunto il colore artificiale, per esaltare i dettagli. Credito immagine: NASA, ESA, STScI e John Debes (AURA/STScI per ESA); Elaborazione delle immagini: Joseph DePasquale (STScI)
I dischi possono essere proxy per pianeti che si lambiscono l’un l’altro mentre girano attorno alla stella. È un po’ come far girare due dischi fonografici in vinile a velocità leggermente diverse. A volte le etichette corrispondono, ma poi una supera l’altra.
“Suggerisce che i due pianeti devono essere abbastanza vicini l’uno all’altro. Se uno si muoveva molto più velocemente dell’altro, questo sarebbe stato notato in precedenti osservazioni. È come due macchine da corsa vicine l’una all’altra, ma una sorpassa lentamente e doppia l’altra”, ha detto Debes.
I pianeti sospetti si trovano in una regione approssimativamente alla distanza di Giove dal nostro Sole. E le ombre completano una rotazione attorno alla stella circa ogni 15 anni, il periodo orbitale che ci si aspetterebbe a quella distanza dalla stella.
Inoltre, questi due dischi interni sono inclinati di circa cinque o sette gradi rispetto al piano del disco esterno. Questo è paragonabile alla gamma di inclinazioni orbitali all’interno del nostro sistema solare. “Questo è perfettamente in linea con l’architettura tipica del sistema solare”, ha affermato Debes.
Il disco esterno su cui cadono le ombre può estendersi fino a parecchie volte il raggio della fascia di Kuiper del nostro sistema solare. Questo disco più grande ha una curiosa lacuna a due volte la distanza media di Plutone dal Sole. Questa potrebbe essere la prova di un terzo pianeta nel sistema.
Eventuali pianeti interni sarebbero difficili da rilevare perché la loro luce si perderebbe nel bagliore della stella. Inoltre, la polvere nel sistema oscurerebbe la loro luce riflessa. L’osservatorio spaziale Gaia dell’ESA potrebbe essere in grado di misurare un’oscillazione della stella se i pianeti di massa di Giove la stanno trascinando, ma ciò richiederebbe anni dati i lunghi periodi orbitali.
TW Hydrae: fatti chiave
- TW Hydrae prende il nome dalla sua posizione nella costellazione dell’Idra. La designazione “TW” significa che si tratta di una stella variabile.
- È una giovane stella T Tauri, il che significa che è una stella pre-sequenza principale nelle sue prime fasi di evoluzione.
- TW Hydrae è relativamente vicina alla Terra, situata a una distanza di circa 176 anni luce.
- Si stima che abbia solo circa 10 milioni di anni, il che la rende una stella relativamente giovane in termini astronomici.
- TW Hydrae ha un raggio di circa 1,2 volte quello del Sole ed è leggermente meno massiccia del Sole.
- È conosciuta come una stella variabile, il che significa che la sua luminosità cambia nel tempo. Queste variazioni di luminosità possono verificarsi a causa di processi che avvengono all’interno della stella o come risultato del materiale circostante.
- È circondato da un disco protoplanetario, che è un disco appiattito di gas e polvere. Si ritiene che questo disco sia il luogo di nascita di pianeti e altri oggetti celesti.
- La presenza del disco protoplanetario attorno a TW Hydrae lo ha reso un obiettivo importante per lo studio del processo di formazione dei pianeti. Gli astronomi hanno rilevato lacune e strutture simili a ombre nel disco, indicando la possibile presenza di pianeti in formazione.
- Nel 2019, gli scienziati hanno annunciato la scoperta di un potenziale candidato esopianeta in orbita attorno a TW Hydrae. Questo candidato, chiamato TW Hydrae b, è stimato essere circa 10 volte la massa di Giove e si trova relativamente vicino alla stella.
- Questa stella fa parte dell’associazione TW Hydrae, un gruppo di giovani stelle che si ritiene si siano formate insieme dalla stessa nube molecolare. Questa associazione fornisce informazioni sulle prime fasi dell’evoluzione stellare.
Fonte: Amministrazione nazionale dell’aeronautica e dello spazio
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