Ombre rotanti “fanno luce” sul sistema V4046 Sgr

Grazie allo strumento SPHERE installato al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO in Cile, un gruppo internazionale di ricercatori guidati da Valentina D’Orazi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Padova ha “fotografato” delle ombre rotanti proiettate sul disco di gas e polveri che circonda la stella denominata V4046 Sgr, identificando per la prima volta la causa di questo fenomeno. V4046 Sgr è infatti composta da due astri e la loro posizione e il loro moto producono delle zone di minore illuminazione sul disco circostante che seguono gli spostamenti della coppia di stelle.

I dati raccolti nell’ambito della survey SHINE (Sphere infrared survey for exoplanets) dagli esperti, tra cui anche altri nove ricercatori dell’INAF, hanno rivelato che le ombre sul disco si spostano in osservazioni ottenute in momenti diversi. Questo è dovuto al fatto che la stella centrale è in realtà un sistema binario con due componenti molto vicine: il loro periodo orbitale è di soli 2,4 giorni. Una delle due stelle oscura la luce proveniente dall’altra componente, producendo ombre sul disco che si spostano seguendo il moto orbitale della binaria. Questa scoperta viene pubblicata oggi sulla rivista Nature Astromomy.

La presenza di ombre sui dischi protoplanetari sono già state proposte in precedenza per spiegare alcune osservazioni ma questa è la prima volta che l’origine delle ombre viene determinata in modo univoco e ciò consente di ottenere in modo del tutto nuovo alcune caratteristiche geometriche del disco. Valentina D’Orazi, prima autrice dello studio, spiega: “L’arrivo dell’ombra sul disco è leggermente in ritardo rispetto alla fase del sistema binario, a causa del tempo impiegato dalla luce a raggiungere il disco, formato da due anelli situati a 14 e 29 unità astronomiche dalla binaria (l’unità astronomica è la distanza che separa la Terra dal Sole, ed è pari a circa 150 milioni di chilometri). Misurando questo ritardo, otteniamo una misura della distanza del sistema in ottimo accordo con la determinazione ottenuta recentemente con la missione spaziale Gaia”. E aggiunge: “La profondità dell’ombra è invece legata all’angolo di apertura del disco – il cosiddetto flaring angle – e al suo spessore. In pratica abbiamo come una specie di faro al contrario, che oscurando una parte del disco e lasciando illuminata la parte rimanente ci fa capire come è fatto”.

Oltre alla scoperta delle ombre, il sistema di V4046 Sgr mostra altre particolarità, come la presenza di gas all’interno del disco, inattesa in relazione al suo attuale stadio evolutivo. “Il gas trovato ci fa apparire il disco di V4046 Sgr più ‘giovane’ di quanto atteso per una struttura che ha un’età di 20 milioni d’anni. Questa apparente longevità necessita di ulteriori studi, potrebbe essere legata al fatto che la stella centrale sia una binaria”, specifica Silvano Desidera dell’INAF di Padova.

“La nostra tecnica apre la strada all’esplorazione di altri sistemi binari, fornendo una stima indipendente della distanza e dell’angolo di flaring, parametro cruciale per la modellizzazione dei dischi circumstellari”, conclude Raffaele Gratton sempre dell’INAF di Padova.

L’articolo “Mapping of shadows cast on a protoplanetary disk by a close binary system”, di V. D’Orazi (INAF di Padova) et al. è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy. Oltre ai già citati S. Desidera e R. Gratton e a colleghi di diversi istituti in tutto il mondo, lo studio è stato firmato anche da altri ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica: D. Mesa (INAF di Padova), E. Giro (INAF di Padova e di Brera), S. Benatti (INAF di Padova), E. Rigliaco (INAF di Padova), E. Sissa (INAF di Padova), T. Scatolin (INAF di Padova e Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova), M. Damasso (INAF di Torino).