Ecco perché non si trovano pianeti sugli anelli più esterni dei dischi protoplanetari

Un disco protoplanetario individuato da ALMA (sulla sinistra) e un disco planetario con migrazione di un pianeta verso l'interno simulato dal supercomputer. Le due strutture sono molto simili (credito: Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))

Intorno alle stelle giovani ci sono spesso dischi di gas e di polveri, chiamati dischi protoplanetari, che ruotano e da cui poi possono nascere i pianeti. Talvolta, però, in questi dischi ci sono anche degli anelli, chiaramente formati dai pianeti in formazione. Nella maggior parte dei casi, però, vicino agli anelli più esterni non si osservano pianeti. Un nuovo studio, condotto da ricercatori dell’Università Ibaraki, dell’Università Kogakuin e dell’Università Tohoku in Giappone, si è servito di simulazioni eseguite con i supercomputer per tentare di dare una spiegazione a questo mistero.

Secondo i ricercatori la probabile spiegazione sta nel fatto che il pianeta a volte può allontanarsi dal disco protoplanetario, dopo essersi formato, e lasciarsi alle spalle l’anello . Le simulazioni effettuate dagli scienziati mostrano, infatti, che un pianeta nel processo di migrazione, ossia di spostamento dalla propria orbita, verso l’interno può produrre diversi modelli di anelli che poi corrispondono a quelli osservati a volte nei dischi protoplanetari di diverse stelle.

I dati utilizzati dai ricercatori sono stati raccolti dall’ ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). In precedenza si era tentato di spiegare queste strutture di dischi protoplanetari con gli effetti gravitazionale dei pianeti ma, come rivela il comunicato emesso oggi dagli Istituti Nazionali di Scienze Naturali, Giappone, questi tentativi sono stati quasi sempre infruttuosi.

In questo caso, però, i ricercatori hanno usato uno dei più potenti supercomputer del mondo per l’astronomia, l’ ATERUI II presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone. Hanno effettuato una simulazione in cui un pianeta si allontana, migrando verso l’interno, dal punto del disco protoplanetario in cui si è formato. Le simulazioni suggeriscono che se il disco ha una bassa viscosità, l’anello che si forma nella posizione in cui si è formato il pianeta non si muove con il pianeta stesso quando questo migra verso l’interno.

Inizialmente l’anello, quando il pianeta comincia a spostarsi, rimane intatto, poi inizia deformarsi e si riforma nella nuova posizione orbitale del pianeta. Il primo anello scompare e rimane solo il secondo. Ecco perché i pianeti raramente vengono individuati vicino agli anelli più esterni. Lo studio è stato pubblicato sull’ Astrophysical Journal.

Note e approfondimenti

  1. Anelli di polvere come impronta della formazione di pianeti in un disco protoplanetario – IOPscience (IA) (DOI: 10.3847/1538-4357/ac282b)

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