Gli astronomi hanno svelato la presenza di un esopianeta gigante, con una massa stimata tra 3 e 10 volte quella di Giove, celato all’interno del disco di gas e polveri che circonda una giovane stella. Questa rivoluzionaria scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Astronomy, è il risultato di un’indagine approfondita che ha combinato i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e della missione Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea.
Precedenti osservazioni della stella, denominata MP Mus (PDS 66), avevano suggerito un’assenza di pianeti, circondata com’era da una nube apparentemente uniforme di gas e polveri. Tuttavia, un secondo e più attento sguardo ha rivelato una realtà ben diversa.
Il team di astronomi, guidato dall’Università di Cambridge, ha individuato un gigante gassoso all’interno del disco protoplanetario della stella, la “pancake-like cloud” di gas, polveri e ghiaccio dove ha inizio il processo di formazione planetaria. È la prima volta che la missione Gaia rileva un esopianeta all’interno di un disco protoplanetario, aprendo nuove prospettive per la ricerca di giovani pianeti attorno ad altre stelle.
Osservare pianeti in formazione
Comprendere come si formano i pianeti nei dischi protoplanetari attorno alle giovani stelle è fondamentale per ricostruire l’evoluzione del nostro stesso sistema solare. Attraverso un processo noto come accrescimento del nucleo, la gravità fa sì che le particelle nel disco si uniscano, formando gradualmente corpi solidi più grandi come asteroidi o pianeti. Man mano che i giovani pianeti si sviluppano, iniziano a scavare solchi nel disco, creando strutture simili ai “solchi di un disco in vinile”.
Tuttavia, osservare questi giovani pianeti è estremamente arduo a causa dell’interferenza del gas e della polvere presenti nel disco. Finora, sono state effettuate solo 3 rilevazioni robuste di giovani pianeti all’interno di un disco protoplanetario.
Álvaro Ribas dell’Institute of Astronomy di Cambridge, che ha guidato la ricerca, è uno specialista nello studio dei dischi protoplanetari. “Abbiamo osservato per la prima volta questa stella nel periodo in cui abbiamo appreso che la maggior parte dei dischi presenta anelli e lacune, e speravo di trovare caratteristiche attorno a MP Mus che potessero suggerire la presenza di uno o più pianeti“, ha dichiarato Ribas.
Il cambiamento di prospettiva
Le prime osservazioni di MP Mus con ALMA, condotte da Ribas nel 2023, avevano mostrato una stella apparentemente isolata nell’universo, con un disco piatto e senza le lacune tipiche della formazione planetaria. “Le nostre precedenti osservazioni mostravano un disco noioso e piatto“, ha ammesso Ribas. “Ma questo ci sembrava strano, poiché il disco ha tra 7 e 10 milioni di anni. In un disco di quell’età, ci aspetteremmo di vedere alcune prove della formazione di pianeti“.
Determinati a fare chiarezza, Ribas e i suoi colleghi provenienti da Germania, Cile e Francia hanno concesso una seconda opportunità a MP Mus. Hanno nuovamente utilizzato ALMA, questa volta osservando la stella nella gamma dei 3 mm, una lunghezza d’onda più lunga rispetto alle osservazioni precedenti, che ha permesso loro di “sondare” più in profondità il disco.
Le nuove osservazioni hanno rivelato una cavità vicino alla stella e 2 lacune più esterne, che erano state oscurate nelle osservazioni precedenti. Ciò ha suggerito che MP Mus non fosse affatto sola.
Contemporaneamente, Miguel Vioque, un ricercatore presso l’European Southern Observatory, stava scoprendo un altro pezzo del puzzle. Utilizzando i dati di Gaia, ha notato che MP Mus stava “ondeggiando”. “La mia prima reazione è stata che dovevo aver commesso un errore nei miei calcoli, perché MP Mus era conosciuta per avere un disco senza caratteristiche“, ha detto Vioque. “Stavo rivedendo i miei calcoli quando ho visto Álvaro presentare risultati preliminari di una cavità interna appena scoperta nel disco, il che significava che l’ondeggiamento che stavo rilevando era reale e aveva buone probabilità di essere causato da un pianeta in formazione“.
Combinando le osservazioni di Gaia e ALMA con la modellazione computerizzata, i ricercatori hanno concluso che l’ondeggiamento è probabilmente causato da un gigante gassoso, con una massa inferiore a dieci volte quella di Giove, che orbita attorno alla stella a una distanza tra una e tre volte quella della Terra dal Sole. “Il nostro lavoro di modellazione ha mostrato che se si inserisce un pianeta gigante all’interno della cavità appena trovata, si può spiegare anche il segnale di Gaia“, ha spiegato Ribas. “E l’uso delle lunghezze d’onda più lunghe di ALMA ci ha permesso di vedere strutture che non potevamo vedere prima“.
Questa è la prima volta che un esopianeta incorporato in un disco protoplanetario viene scoperto indirettamente in questo modo, combinando dati precisi sul movimento stellare da Gaia con osservazioni approfondite del disco. Ciò implica che molti altri pianeti nascosti potrebbero esistere in altri dischi, in attesa di essere scoperti.
“Pensiamo che questa possa essere una delle ragioni per cui è difficile rilevare giovani pianeti nei dischi protoplanetari, perché in questo caso avevamo bisogno dei dati di ALMA e Gaia insieme“, ha concluso Ribas. “La lunghezza d’onda più lunga di ALMA è incredibilmente utile, ma per osservare a questa lunghezza d’onda è necessario più tempo al telescopio“.
Ribas prevede che i futuri aggiornamenti di ALMA, così come i futuri telescopi come il Very Large Array di prossima generazione (ngVLA), potranno essere utilizzati per osservare più in profondità altri dischi e comprendere meglio la popolazione nascosta di giovani pianeti, il che potrebbe, a sua volta, aiutarci a capire come si è formato il nostro stesso pianeta.
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