Concezione artistica del disco protoplanetario di 25 milioni di anni. Credito: David A, Aguilar (CfA). clicca per ingrandire
Ascolta l'intervista: Disco planetario che si rifiuta di crescere (6 MB)
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Fraser Cain: Hai trovato il disco planetario più antico. Puoi darmi un'idea di quanto sia insolito?
Lee Hartmann: Si tratta del più antico disco planetario o protoplanetario. Il più vecchio che abbiamo trovato prima aveva qualcosa come 10 milioni di anni, quindi questo è da 2 a 2,5 volte più vecchio di qualsiasi cosa che abbiamo trovato prima.
Fraser: È stata una grande sorpresa trovare qualcosa di così vecchio?
Hartmann: Sì, sembra che metà o più delle stelle abbiano una sorta di disco polveroso esteso con qualcosa che potrebbe creare pianeti. All'età di circa un milione di anni o giù di lì. E poi di circa 10 milioni di anni, sei sceso al 10% di tutte le stelle o forse anche a meno. Quindi trovare questa cosa con il doppio dell'età è stato davvero notevole. Pensavamo che entro 20 milioni di anni saremmo stati davvero a zero per tutto ciò che aveva ancora polvere attorno a sé che era molto simile a un disco planetario.
Fraser: Cosa potrebbe mantenere stabile il disco per così tanto tempo?
Hartmann: Non è molto chiaro. Il sistema centrale in questo caso è in realtà una stella binaria stretta e quindi è possibile, a differenza di una singola stella nel nostro sistema solare, che ci siano due stelle di massa quasi uguale che orbitano attorno in un'orbita molto stretta e sebbene qualcosa delle dimensioni di qualche parte tra l'orbita di Mercurio e l'orbita di Venere; qualcosa di quelle dimensioni. Potrebbe essere una specie di agitazione perché ogni stella ha la sua gravità e mentre si muovono potrebbero agitare il disco e agitare le particelle. Quello che pensiamo accada per creare pianeti è che la polvere, i piccoli coniglietti di polvere, si attaccano elettrostaticamente in piccoli grumi e poi diventano sempre più grandi. E crea rocce, e poi crea cose che sono più simili agli asteroidi e infine ai pianeti. E la fase di formazione del pianeta è ciò che elimina davvero tutta questa polvere. E quindi si pensa che quel processo sia molto delicato e le cose si sistemano su scale temporali che vanno da migliaia a milioni di anni. È possibile che se lo stai agitando un po ', mantenendo la particella sospesa, allora non si attaccano così bene e non attraversano il resto del processo di formazione planetaria come fa la maggior parte delle altre stelle.
Fraser: Quanto sarebbe comune una cosa del genere? Dato che questo è il più antico che è stato trovato, pensi che ce ne siano altri nelle vicinanze, o è solo un colpo di fortuna totale?
Hartmann: È difficile immaginare che ci sia solo una di queste cose nella galassia, figuriamoci nell'intero Universo. Ma questo deve essere un evento molto raro per quanto ne sappiamo. Possiamo vedere grandi ammassi di stelle che hanno 30 milioni di anni, 50 milioni di anni, 100 milioni di anni, e non hanno trovato nulla di simile in diverse centinaia o addirittura migliaia di stelle in totale. Probabilmente è 1 su 1000, forse, o qualcosa del genere. È un po' quello che immagino, ma è difficile saperlo. Non abbiamo esaminato abbastanza attentamente queste cose. Non siamo stati in grado di farlo fino a poco tempo fa. Il telescopio spaziale Spitzer ha molta più sensibilità di qualsiasi altra cosa che siamo stati in grado di fare prima. Ha solo fatto fattori di centinaia di migliaia di volte la nostra capacità di rilevare fonti deboli come questa cosa. Stiamo solo facendo i primi piccoli passi per esplorare cosa c'è là fuori e nel nostro quartiere. Con il telescopio Spitzer, iniziano a guardare alcuni di questi altri ammassi, stanno confermando che il doppio dell'età di questo sistema, meno di 1 su 1000 è così. È davvero un sistema abbastanza unico. Dobbiamo averlo preso in alcune circostanze speciali.
Fraser: Pensi che potrebbe andare avanti per milioni e milioni di anni ancora. È ancora un'età precoce per questo?
Hartmann: Questo è qualcosa che non capiamo molto bene. E uno dei motivi per studiare questo tipo di sistemi è che abbiamo davvero bisogno di molto aiuto per comprenderne la fisica. La fisica di come i pianeti si formano fondamentalmente da coniglietti di polvere per cominciare. È solo un processo così complicato e ci sono tutti i tipi di cose che non capiamo bene che abbiamo davvero bisogno di avere più sondaggi su queste cose. Non so davvero cosa succederà con questo sistema. La mia opinione è che probabilmente non andrà avanti e si coagula in pianeti se non lo ha già fatto. La teoria suggerisce che c'è una specie di soglia che devi soddisfare. Devi avere abbastanza cose per farlo accadere, per superare davvero la gobba di creare corpi più grandi che possono quindi spazzare via tutta la polvere più piccola e ripulire il disco. Se non raggiungi mai quella soglia, potresti non creare mai nessun pianeta. La mia ipotesi è che potrebbe esaurirsi, e alcuni dei granelli di polvere verranno spazzati via o a spirale lentamente nella stella e questa è la fine, ma non capiamo davvero.
Fraser: Sono stati già visti dischi che formano pianeti attorno a sistemi binari?
Hartmann: Sì, se posso solo qualificarmi per dire che supponiamo che questi dischi creino pianeti. Non abbiamo davvero la pistola fumante completa per dire che questi dischi polverosi creano effettivamente i pianeti. Penso che sia una probabilità molto forte perché vediamo tutta questa polvere distribuita attorno a stelle molto giovani e poi è tutto sparito. Sappiamo che dobbiamo coagulare tutta la polvere, prendere le piccole cose e metterle in cose grandi per creare i pianeti. Quindi questa è l'ipotesi che stiamo facendo, ma volevo solo dire che in realtà non abbiamo unito i puntini su questo problema.
Fraser: Giusto, quindi sono stati visti dischi attorno a sistemi binari come questo?
Hartmann: Sì, l'hanno fatto. Questo problema è che fondamentalmente non puoi avere il disco con la stessa orbita di dimensioni dell'orbita binaria. L'altra stella inghiottirà tutta la polvere, la farà evaporare o la soffierà via. D'altra parte, se hai un binario molto ampio, se hai qualcosa in cui l'altra stella è molto lontana, puoi avere un disco ben all'interno di quel binario e non sa che c'è un'altra stella in orbita intorno. Orbitiamo intorno al Sole, e Giove è là fuori in diverse unità astronomiche, e questo produce solo piccole perturbazioni sull'orbita della Terra. Allo stesso modo, potresti avere un sistema in cui le due stelle sono relativamente vicine tra loro e il disco è ben al di fuori dell'area periferica. E così, su quel disco, sembra quasi che ci sia una sola stella. Non è esattamente così perché le due stelle orbitano attorno, quindi la gravità lo sta agitando un po'. Ma non è così lontano dall'avere un singolo oggetto. Quindi, finché il disco è molto più grande del binario o più piccolo del binario, sei a posto. Se il disco è molto più grande del binario, tuttavia, può essere così tenue e così esteso che non si coagula mai realmente in pianeti. È qualcosa che potremmo prevedere, ma non è ancora qualcosa che siamo in grado di dimostrare osservativamente.
Fraser: Hai qualche seguito sulle osservazioni pianificate per questo?
Hartmann: Quello che penso che vorremmo provare a fare è ottenere osservazioni a lunghezze d'onda più lunghe per vedere dove finisce il disco, perché in questa serie di osservazioni, stiamo sostanzialmente dicendo che c'è un disco, ma non sappiamo come grande è. La domanda è: c'è qualcosa al di fuori di questo sistema che potrebbe disturbare anche il disco. Potrebbe anche essere un sistema triplo per quanto ne sappiamo, con un compagno molto più ampio che ha una massa ridotta e che non abbiamo visto. E questo potrebbe davvero smuoverlo e impedire al disco di far coagulare i pianeti, almeno. E poi l'altra cosa che stiamo cercando di fare è cercare di identificare altri sistemi come questo che hanno anche 20 milioni di anni, 30 milioni di anni. Se riusciamo a trovare altre di queste cose, solo per vedere quanto sono comuni e se sono tutti binari, o cosa c'è di speciale in loro che consente loro di durare così a lungo. Fondamentalmente, quello che stiamo cercando di fare è vedere il processo con cui un disco si trasforma in pianeti, ma ovviamente ci vogliono milioni di anni, quindi non puoi seguirlo - almeno, non posso seguirlo. È come fotografare una popolazione. Hai persone anziane e giovani e bambini e così via. E provi a dedurre come l'evoluzione passa dal mettere insieme i vari pezzi. E poi alcune persone sono grandi, o meglio nutrite, e hanno una cultura diversa o altro, e provi a vedere quali effetti diversi hanno sulla popolazione da quell'istantanea. Cercare di trovare altri sistemi simili a questo è un modo di fare l'esperimento per vedere cosa succede se hai una binaria molto più ampia, o cosa succede se c'è una stella di massa diversa nel mezzo. Non possiamo davvero fare l'esperimento, ma se troviamo abbastanza diversi tipi di oggetti come questo, allora la natura ha fatto l'esperimento in posti diversi, e dobbiamo solo uscire e guardarlo.
Questa scoperta era originariamente annunciato su Universe Today il 19 luglio 2005.