Il pianeta di Fomalhaut è scomparso, ma avrebbe potuto essere qualcosa di ancora più interessante

I pianeti non scompaiono semplicemente. Eppure, sembra essere quello che è successo a fomalhaut b (aka. Dagon), un candidato esopianeta situato a 25 anni luce dalla Terra. Osservato per la prima volta dal Telescopio Spaziale Hubble nel 2004, poi confermato da osservazioni di follow-up nel 2008 e nel 2012, questo esopianeta candidato è stato il primo ad essere rilevato nelle lunghezze d'onda visibili (cioè il Metodo di imaging diretto .)

Nel corso del tempo, questo candidato è diventato più debole e più ampio fino a scomparire del tutto dalla vista. Ciò ha portato a tutti i tipi di speculazioni, che includevano la possibilità di una collisione che riducesse il pianeta in detriti. Recentemente, un team di astronomi dell'Università dell'Arizona ha suggerito un'altra possibilità: Fomalhaut b non è mai stato un pianeta , ma una nuvola di polvere in espansione da due planetesimi che si sono schiantati insieme.

Lo studio che descrive i risultati, intitolato “ Nuovi dati e modelli HST rivelano una massiccia collisione planetesimale intorno a Fomalhaut “, recentemente apparso inAtti della Società Astronomica Nazionale. La ricerca è stata condotta da András Gáspár e George H. Rieke, un assistente astronomo e professore di astronomia dei Regents presso l'Università dell'Arizona Osservatorio Steward .

Quando Fomalhaut b è stato osservato per la prima volta, è apparso come un puntino dall'aspetto minuscolo accanto a un vasto anello di detriti ghiacciati che orbitava intorno a Fomalhaut, una stella di sequenza principale di tipo A che fa parte di un sistema stellare triplo. Negli anni successivi, gli astronomi hanno seguito b lungo la sua traiettoria e hanno scoperto che stava diventando sempre più debole fino a quando alla fine non è scomparso dalla vista.

Ciò ha portato gli astronomi a studiare attentamenteHubbledati d'archivio nella speranza di trovare una spiegazione plausibile. Dopo aver analizzato i dati stessi, Gáspár e Rieke hanno ipotizzato che cosaHubblesaw erano in realtà i detriti creati dalla collisione di due corpi ghiacciati che si sono espansi nel tempo. Come indicato da Gáspár in un recente Hubblesite comunicato stampa :

“Queste collisioni sono estremamente rare e quindi è un grosso problema vederne una. Crediamo di essere nel posto giusto al momento giusto per aver assistito a un evento così improbabile con il telescopio spaziale Hubble della NASA”.

Si ritiene che tali collisioni siano state comuni nel Sistema Solare miliardi di anni fa durante un periodo noto come Bombardamento Late Heavy. A quel tempo, il sistema era disseminato di oggetti più piccoli che erano essenzialmente materiale residuo della formazione dei pianeti, che ha provocato innumerevoli impatti e collisioni.

Immagini Hubble della nuvola di polvere intorno a Fomalhaut. Credito: NASA/ESA/A. Gáspár e G. Rieke (Università dell'Arizona)

Le reliquie fossili di queste collisioni sono ciò che ha dato origine a famiglie di asteroidi, la maggior parte delle quali sono concentrate nella fascia principale degli asteroidi e nella fascia di Kuiper. Tuttavia, nessun evento catastrofico di questo tipo è mai stato osservato intorno a un'altra stella. Nel caso di Fomalhaut, si stima che collisioni di questo tipo avvengano una volta ogni 200.000 anni, il che significherebbe che le osservazioni di Hubble sono state molto casuali. Disse Gaspare:

'Il nostro studio, che ha analizzato tutti i dati di archivio disponibili di Hubble su Fomalhaut, ha rivelato diverse caratteristiche che insieme dipingono un'immagine che l'oggetto delle dimensioni di un pianeta potrebbe non essere mai esistito in primo luogo'.

Per testare la loro teoria, Gáspár e Reike hanno condotto simulazioni di modellazione dinamica utilizzando un cluster di computer dell'Università dell'Arizona. Questi modelli hanno mostrato che l'ipotesi del team che Fomalhaut b sia detriti legati alla collisione si adatta quantitativamente a tutte le osservazioni. Dato che il Fomalhaut è un

'Il sistema Fomalhaut è il laboratorio di prova definitivo per tutte le nostre idee su come si evolvono gli esopianeti e i sistemi stellari', ha aggiunto Rieke. “Abbiamo prove di tali collisioni in altri sistemi, ma nessuna di queste dimensioni è stata osservata nel nostro sistema solare. Questo è un progetto di come i pianeti si distruggono a vicenda'.

Le osservazioni di Herschel nel lontano infrarosso di Fomalhaut e del suo disco. Credito: ESA

Anche prima della 'sparizione' di Fomalhaut b, l'esopianeta candidato mostrava strane caratteristiche che confondevano gli astronomi. Per cominciare, l'oggetto era insolitamente luminoso alla luce visibile, ma non aveva una traccia a infrarossi rilevabile. Gli astronomi hanno ipotizzato che ciò sia stato causato da un enorme guscio o anello di polvere che circonda il pianeta, probabilmente a causa di una collisione.

In secondo luogo, l'orbita di Fomalhaut b sembrava essere molto eccentrica (0,8 ± 0,1), che si stima variasse da una distanza media di 290 AU (43,5 miliardi di km; 27 miliardi di mi) all'afelio e 49,5 AU (7,4 miliardi di km; 4,6 miliardi di miglia) al perielio. Tuttavia, era l'apparente scomparsa e il graduale sbiadimento indicato nelHubbledati d'archivio che costituivano l'ultimo chiodo nella bara.

Prendendo in considerazione tutti i dati disponibili, Gáspár e Rieke ipotizzano che questa collisione sia avvenuta non molto tempo prima che le prime osservazioni fossero fatte nel 2004. Inoltre ipotizzano che la densità della nube e la dimensione delle sue particelle - circa 1 micron di dimensioni (1/1000 di millimetro) – sono scesi al di sottoHubble's soglia di rilevamento.

Combinando osservazioni successive della traiettoria di Fomalhaut b con dati precedenti, Gáspár e Reike sono stati in grado di saperne di più sul percorso che il pianeta sta prendendo. Sulla base di ciò che hanno scoperto, si sono azzardati che Fomalhaut b potrebbe trovarsi su una via di fuga e non in un'orbita ellittica attorno alla sua stella (come nel caso dei pianeti).

Rappresentazione artistica di un esopianeta e di anelli di detriti intorno a Fomalhaut. Credito: NASA

Come ha spiegato Gáspár, ciò conferisce ulteriore peso alla teoria secondo cui ciò che è stato osservato intorno a Fomalhaut b erano detriti legati alla collisione:

“Un'enorme nube di polvere creata di recente, soggetta a considerevoli forze radiative provenienti dalla stella centrale Fomalhaut, verrebbe posta su tale traiettoria. Il nostro modello è naturalmente in grado di spiegare tutti i parametri osservabili indipendenti del sistema: il suo tasso di espansione, il suo sbiadimento e la sua traiettoria.

In un prossimo futuro, Fomalhaut sarà esaminato più da vicino dal Telescopio spaziale James Webb (JWST), che dedicherà tempo di osservazione durante il suo primo anno di attività scientifiche. Gáspár, Rieke e i membri del loro team esteso utilizzeranno i dati ottenuti dal JWST per visualizzare direttamente le regioni calde interne del sistema.

Ciò consentirà agli astronomi di risolvere spazialmente il componente della cintura di asteroidi di un sistema planetario extrasolare per la prima volta. Il team cercherà anche pianeti extrasolari intorno a Fomalhaut che potrebbero essere responsabili della scultura gravitazionale del disco esterno. Infine, hanno in programma di analizzare questo disco per determinarne la composizione chimica.

Studiando sistemi come Fomalhaut, che sono caratterizzati da anelli di detriti e planetesimi, gli astronomi stanno effettivamente guardando indietro nel tempo a come appariva il nostro Sistema Solare miliardi di anni fa. Questo, a sua volta, può dirci molto su come i sistemi planetari si formano e si evolvono nel tempo.

Ulteriori letture: Hubblesite.org , PNAS