Gli astronomi che utilizzando il nuovo Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), hanno ripreso una regione attorno ad una giovane stella, in cui le particelle di polvere crescono per aggregazione. Questa è la prima volta che una "trappola per la polvere" è stata chiaramente osservata.
Si risolve dunque un mistero di lunga data su come le particelle di polvere nei dischi protoplanetari accrescano per dimensioni, in modo che possano eventualmente formare comete, pianeti e altri corpi rocciosi.
Gli astronomi sanno che i pianeti intorno ad altre stelle sono abbondanti. Ma non è ancora ben noto parte della loro formazione primaria.
Tuttavia, le nuove osservazioni che sfruttano la potenza di ALMA stanno rispondendo ad una delle più grandi domande: come possano dei minuscoli granelli di polvere attorno ad una giovane stella, accrescere sempre più, fino a diventare massi ben oltre un metro di diametro.
I modelli al computer suggeriscono che i grani di polvere crescono quando entrano in collisione e restano uniti. Tuttavia, quando questi grani più grandi si scontrano di nuovo ad alta velocità, sono spesso fatti a pezzi e anche quando questo non accade, i modelli mostrano che i chicchi più grandi dovrebbero muoversi rapidamente verso l'interno a causa dell'attrito tra la polvere e di gas e la ricaduta sulla stella madre, lasciando nessuna possibilità per poter crescere ancora di più.
In qualche modo la polvere ha bisogno di un porto sicuro in cui le particelle possano continuare a crescere fino a quando non sono abbastanza grandi per sopravvivere da sole [1]. Tali "trappole di polvere" sono state proposte dagli scienziati, ma non vi era alcuna prova osservativa della loro esistenza.
Nienke van der Marel, uno studente di dottorato presso il Leiden Observatory, nei Paesi Bassi ed autore principale dell'articolo, stava usando ALMA con i suoi collaboratori, per studiare il disco in un sistema chiamato Oph IRS-48 [2]. Hanno scoperto che la stella è circondata da un anello di gas con un foro centrale che probabilmente è stato creato da un pianeta non visibile o da una stella compagna.
Le osservazioni precedenti, utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO hanno già dimostrato che le piccole particelle di polvere formano una struttura ad anello simile. Ma la nuova vista di ALMA ha scovato particelle di polvere più grandi di alcuni millimetri.
"In un primo momento la polvere è stata una sorpresa per noi", ha detto van der Marel. "Invece dell'anello che ci aspettavamo di vedere, abbiamo trovato una chiara forma ad anacardo, e abbiamo dovuto convincerci che questa caratteristica fosse reale, ma il segnale forte e la nitidezza delle osservazioni di ALMA non hanno lasciato dubbi circa la sua struttura. Avevamo di fronte una regione in cui i granelli di polvere più grandi erano rimasti intrappolati e potevano crescere tranquillamente. É probabile che siamo di fronte a una sorta di fabbrica di comete, in cui ci sono le condizioni per le particelle di crescere da un millimetro alle dimensioni di una cometa.
La polvere non riesce probabilmente a formare pianeti di dimensioni a questa distanza da la stella, ma nel prossimo futuro ALMA sarà in grado di osservare le trappole di polvere più vicine alle loro stelle madri, dove gli stessi meccanismi sono al lavoro.
Tali trappole di polvere sarebbero davvero le culle per i pianeti appena nati".
La trappola di polvere si forma nelle regioni di maggiore pressione. La modellazione al computer ha mostrato che una tale regione ad alta pressione può originare dei moti di gas proprio come quello trovato in questo disco.
"La combinazione del lavoro di modellazione e le osservazioni di alta qualità di ALMA rendono questo progetto unico", dice Cornelis Dullemond presso l'Istituto di Astrofisica Teorica di Heidelberg, in Germania, che è un esperto di evoluzione della polvere e modellazione del disco, e un membro del team . "Nel periodo in cui sono state ottenute queste osservazioni, abbiamo lavorato su modelli che predicono esattamente questi tipi di strutture: una coincidenza molto fortunata".
Le osservazioni sono state effettuate, mentre ALMA era ancora in fase di costruzione. Hanno fatto uso della banda ALMA, 9 ricevitori [3] di fabbricazione europea che permettono di ottenere le più nitide immagini possibili.
"Queste osservazioni mostrano che ALMA è in grado di trasformare la scienza, anche con meno della metà della gamma completa in uso", dice van EWINE Dishoeck dell'Osservatorio di Leida, che ha fornito stato importante contributo per il progetto ALMA da oltre 20 anni.
"Il salto incredibile sia nella sensibilità che nella nitidezza dell'immagine in Band 9 ci dà l'opportunità di studiare gli aspetti fondamentali della formazione dei pianeti in modi che non erano semplicemente possibili prima".
Note:
[1] La causa della trappola di polvere, in questo caso un vortice nel gas del disco, ha una durata tipica di centinaia di migliaia di anni. Anche quando la trappola di polvere cessa di funzionare, la polvere accumulata nella trappola necessita milioni di anni per l'accrescimento dei grani di polvere.
[2] Il nome è una combinazione del nome della costellazione della regione di formazione stellare dove si trova il sistema e il tipo di fonte, così Oph sta per la costellazione di Ofiuco (The Bearer Serpente), e l'IRS significa sorgente infrarossa . La distanza dalla Terra al Oph IRS-48 è di circa 400 anni luce.
[3] ALMA può osservare in diverse bande di frequenza. Fascia 9, operanti a lunghezze d'onda di circa 0,4-0,5 mm, è la modalità che finora fornisce le immagini più nitide.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science del 7 giugno 2013.
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130606140527.htm
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Si risolve dunque un mistero di lunga data su come le particelle di polvere nei dischi protoplanetari accrescano per dimensioni, in modo che possano eventualmente formare comete, pianeti e altri corpi rocciosi.
Gli astronomi sanno che i pianeti intorno ad altre stelle sono abbondanti. Ma non è ancora ben noto parte della loro formazione primaria.
Tuttavia, le nuove osservazioni che sfruttano la potenza di ALMA stanno rispondendo ad una delle più grandi domande: come possano dei minuscoli granelli di polvere attorno ad una giovane stella, accrescere sempre più, fino a diventare massi ben oltre un metro di diametro.
I modelli al computer suggeriscono che i grani di polvere crescono quando entrano in collisione e restano uniti. Tuttavia, quando questi grani più grandi si scontrano di nuovo ad alta velocità, sono spesso fatti a pezzi e anche quando questo non accade, i modelli mostrano che i chicchi più grandi dovrebbero muoversi rapidamente verso l'interno a causa dell'attrito tra la polvere e di gas e la ricaduta sulla stella madre, lasciando nessuna possibilità per poter crescere ancora di più.
In qualche modo la polvere ha bisogno di un porto sicuro in cui le particelle possano continuare a crescere fino a quando non sono abbastanza grandi per sopravvivere da sole [1]. Tali "trappole di polvere" sono state proposte dagli scienziati, ma non vi era alcuna prova osservativa della loro esistenza.
Nienke van der Marel, uno studente di dottorato presso il Leiden Observatory, nei Paesi Bassi ed autore principale dell'articolo, stava usando ALMA con i suoi collaboratori, per studiare il disco in un sistema chiamato Oph IRS-48 [2]. Hanno scoperto che la stella è circondata da un anello di gas con un foro centrale che probabilmente è stato creato da un pianeta non visibile o da una stella compagna.
Le osservazioni precedenti, utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO hanno già dimostrato che le piccole particelle di polvere formano una struttura ad anello simile. Ma la nuova vista di ALMA ha scovato particelle di polvere più grandi di alcuni millimetri.
"In un primo momento la polvere è stata una sorpresa per noi", ha detto van der Marel. "Invece dell'anello che ci aspettavamo di vedere, abbiamo trovato una chiara forma ad anacardo, e abbiamo dovuto convincerci che questa caratteristica fosse reale, ma il segnale forte e la nitidezza delle osservazioni di ALMA non hanno lasciato dubbi circa la sua struttura. Avevamo di fronte una regione in cui i granelli di polvere più grandi erano rimasti intrappolati e potevano crescere tranquillamente. É probabile che siamo di fronte a una sorta di fabbrica di comete, in cui ci sono le condizioni per le particelle di crescere da un millimetro alle dimensioni di una cometa.
La polvere non riesce probabilmente a formare pianeti di dimensioni a questa distanza da la stella, ma nel prossimo futuro ALMA sarà in grado di osservare le trappole di polvere più vicine alle loro stelle madri, dove gli stessi meccanismi sono al lavoro.
Tali trappole di polvere sarebbero davvero le culle per i pianeti appena nati".
La trappola di polvere si forma nelle regioni di maggiore pressione. La modellazione al computer ha mostrato che una tale regione ad alta pressione può originare dei moti di gas proprio come quello trovato in questo disco.
"La combinazione del lavoro di modellazione e le osservazioni di alta qualità di ALMA rendono questo progetto unico", dice Cornelis Dullemond presso l'Istituto di Astrofisica Teorica di Heidelberg, in Germania, che è un esperto di evoluzione della polvere e modellazione del disco, e un membro del team . "Nel periodo in cui sono state ottenute queste osservazioni, abbiamo lavorato su modelli che predicono esattamente questi tipi di strutture: una coincidenza molto fortunata".
Le osservazioni sono state effettuate, mentre ALMA era ancora in fase di costruzione. Hanno fatto uso della banda ALMA, 9 ricevitori [3] di fabbricazione europea che permettono di ottenere le più nitide immagini possibili.
"Queste osservazioni mostrano che ALMA è in grado di trasformare la scienza, anche con meno della metà della gamma completa in uso", dice van EWINE Dishoeck dell'Osservatorio di Leida, che ha fornito stato importante contributo per il progetto ALMA da oltre 20 anni.
"Il salto incredibile sia nella sensibilità che nella nitidezza dell'immagine in Band 9 ci dà l'opportunità di studiare gli aspetti fondamentali della formazione dei pianeti in modi che non erano semplicemente possibili prima".
Note:
[1] La causa della trappola di polvere, in questo caso un vortice nel gas del disco, ha una durata tipica di centinaia di migliaia di anni. Anche quando la trappola di polvere cessa di funzionare, la polvere accumulata nella trappola necessita milioni di anni per l'accrescimento dei grani di polvere.
[2] Il nome è una combinazione del nome della costellazione della regione di formazione stellare dove si trova il sistema e il tipo di fonte, così Oph sta per la costellazione di Ofiuco (The Bearer Serpente), e l'IRS significa sorgente infrarossa . La distanza dalla Terra al Oph IRS-48 è di circa 400 anni luce.
[3] ALMA può osservare in diverse bande di frequenza. Fascia 9, operanti a lunghezze d'onda di circa 0,4-0,5 mm, è la modalità che finora fornisce le immagini più nitide.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science del 7 giugno 2013.
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130606140527.htm
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