Scoperto un canale di rifornimento per la formazione di pianeti in un sistema binario

ALMA osserva gas e polvere in "ruote concentriche" come nel carro di Ezechiele

29 ottobre 2014

Per la prima volta, alcuni ricercatori hanno rivelato, con ALMA, un flusso di gas da un disco esterno massiccio verso le regioni più interne di un sistema binario. Questa struttura mai vista prima potrebbe essere responsabile del sostentamento di un secondo disco, più piccolo, del materiale necessario per formare pianeti, disco che avrebbe dovuto altrimenti sparire già da molto tempo. Metà delle stelle simili al Sole nascono in sistemi binari e perciò questi risultati avranno importanti conseguenze sulla ricerca degli esopianeti. l risultati verranno pubblicati dalla rivista Nature il 30 ottobre 2014.

Un gruppo di ricerca guidato da Anne Dutrey, del Laboratory of Astrophysics di Bordeau, Francia e del CNRS hanno usato ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) per osservare la distribuzione della polvere e del gas in un sistema multiplo di stelle noto come GG Tau-A [1]. Questo oggetto ha solo pochi milioni di anni e si trova a circa 450 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Toro.
Come una "ruota nella ruota", GG Tau-A contiene un grande disco esterno che circonda l'intero sistema e un disco interno che circonda la stella principale al centro. Il disco interno ha una massa pari circa a quella di Giove. La sua presenza è stata un mistero stimolante per gli astronomi poichè il tasso di perdita di materia, che finisce sulla stella centrale, avrebbe dovuto esaurirlo già da tempo.
Osservando queste strutture con ALMA, l'equipe ha fatto l'emozionante scoperta di grumi di gas nella regione tra i due dischi. Le nuove osservazioni suggeriscono che il materiale si sta trasferendo dal disco esterno a quello interno, creando un canale di rifornimento tra i due [2].
"Il materiale che fluisce attraverso la cavità era stato previsto da simulazioni numeriche, ma non era mai stato osservato prima. Rivelare questi grumi indica che la materia si sta muovendo nello spazio tra i due dischi, permettendo all'uno di nutrire l'altro", spiega Dutrey. "Queste osservazioni dimostrano che la materia dal disco esterno può sostenere l'esistenza del disco interno per un lungo periodo. Questo ha delle conseguenze importanti per la potenziale formazione di pianeti".
I pianeti nascono dal materiale rimasto dopo la nascita della stella. Si tratta di un processo lento, che richiede la presenza di un disco di lunga durata. Se il processo di alimentazione del disco interno ora osservato con ALMA avviene in altri sistemi multipli di stelle, si apre la possibilità di un grande numero di luoghi potenziali per trovare esopianeti in futuro.
La prima fase della ricerca degli esopianeti è stata diretta verso stelle singole come il Sole [3]. Più recentemente si è dimostrato che una grande frazione di pianeti giganti sono in orbita in sistemi binari di stelle. Ora i ricercatori stanno studiando più da vicino la possibilità che ci siano pianeti in orbita intorno a singole stelle di sistemi multipli. Questa nuova scoperta supporta la possibilità che esistano pianeti in questi ambienti, fornendo nuovi territori di caccia agli scopritori di esopianeti.
Emmanuel Di Folco, co-autore dell'articolo, conclude: "Quasi metà delle stelle come il Sole sono nate in sistemi binari. Ciò significa che abbiamo trovato un meccanismo per sostenere la formazione di pianeti che si applica a un numero significativo di stelle nella Via Lattea. Le nostre osservazioni sono un grande passo avanti per capire veramente la formazione dei pianeti."

Note

[1] GG Tau-A fa parte di un sistema multiplo più complesso chiamato GG Tauri. Osservazioni recenti di GG Tau-A con il VLTI hanno rivelato che una delle stelle - GG Tau Ab, quella non circondata da un disco - è essa stessa una binaria stretta, composta da GG Tau-Ab1 e GG Tau-Ab2. C'è perciò una quinta componente nel sistema GG Tau.
[2] Un precedente risultato con ALMA ha mostrato un esempio di una singola stella con materia che dalle zone esterne del disco fluisce verso l'interno.
[3] Poichè le orbite nelle stelle binarie sono più complesse e meno stabili, si pensava che la formazione dei pianeti in questi sistemi fosse più complicata e perciò meno frequente che intorno a stelle isolate.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è stata descritta nell'articolo intitolato: “Planet formation in the young, low-mass multiple stellar system GG Tau-A” di A. Dutrey et al., che verrà pubblicata dalla rivista Nature.
L'equipe è composta da Anne Dutrey (University Bordeaux/CNRS, Francia), Emmanuel Di Folco (University Bordeaux/CNRS), Stephane Guilloteau (University Bordeaux/CNRS), Yann Boehler (University of Mexico, Michoacan, Messico), Jeff Bary (Colgate University, Hamilton, USA), Tracy Beck (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Hervé Beust (IPAG, Grenoble, Francia), Edwige Chapillon (University Bordeaux/IRAM, Francia), Fredéric Gueth (IRAM, Saint Martin d’Hères, Francia), Jean-Marc Huré (University Bordeaux/CNRS), Arnaud Pierens (University Bordeaux/CNRS), Vincent Piétu (IRAM), Michal Simon (Stony Brook University, USA) and Ya-Wen Tang (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taipei, Taiwan).
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