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24 Novembre 2020
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    Tre stelle in un sistema multiplo, un disco protoplanetario deformato e spezzato. Grazie alle osservazioni del Very Large Telescope e di ALMA possiamo ora osservare l’ambiente in cui potrebbero formarsi pianeti esotici, con un cielo non molto diverso da quelli che popolano i pianeti alieni di film e letteratura di fantascienza.

    Le nuove osservazioni hanno rivelato che questo oggetto ha un disco di formazione planetaria deformato, con un anello disallineato. In particolare, l'immagine di SPHERE (pannello di destra) ha permesso agli astronomi di vedere, per la prima volta, l'ombra che questo anello proietta sul resto del disco. Questo li ha aiutati a capire la forma tridimensionale dell'anello e del disco in generale. Il pannello di sinistra mostra una rappresentazione artistica della regione interna del disco, compreso l'anello, basata sulla forma tridimensionale ricostruita dall'equipe. Crediti: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

    Un’equipe di astronomi ha identificato la prima prova diretta che gruppi di stelle possono lacerare il disco di formazione planetaria, lasciandolo deformato e con anelli inclinati. Questa nuova ricerca suggerisce che all’interno di anelli inclinati in dischi ripiegati intorno a stelle multiple possano formarsi pianeti esotici, non diversi da Tatooine di Star Wars. I risultati sono stati resi possibili grazie alle osservazioni effettuate con il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO (European Southern Observatory) e con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

    Il nostro Sistema Solare è sorprendentemente piatto, con i pianeti che orbitano tutti sullo stesso piano. Ma questo non succede sempre, soprattutto per i dischi planetari che circondano stelle multiple, come l’oggetto del nuovo studio: GW Orionis. Questo sistema, situato a poco più di 1300 anni luce di distanza da noi nella costellazione di Orione, ha tre stelle e un disco deformato e spezzato che le circonda.

    «Le nostre immagini rivelano un caso estremo in cui il disco non è affatto piatto, ma è deformato e ha un anello disallineato che si è staccato dal disco», afferma Stefan Kraus, professore di astrofisica presso l’Università di Exeter nel Regno Unito e a capo della ricerca i cui risultati vengono pubblicati il 3 settembre dalla rivista Science. L’anello disallineato si trova nella parte interna del disco, vicino alle tre stelle.


    La nuova ricerca rivela anche che questo anello interno contiene polvere in quantità pari a 30 masse terrestri, che potrebbe essere sufficiente per formare nuovi pianeti. «Tutti i pianeti che si formeranno all’interno dell’anello disallineato percorreranno orbite molto oblique intorno alla stella e prevediamo di scoprire molti pianeti su orbite oblique e ampia separazione nelle future campagne di ricerche di pianeti per immagini, per esempio con l’ELT», dice il membro del gruppo Alexander Kreplin dell’Università di Exeter, riferendosi all’Extremely Large Telescope dell’ESO, che dovrebbe entrare in funzione prima della fine di questo decennio. Poiché più della metà delle stelle in cielo nascono con uno o più compagne, ciò solleva una prospettiva entusiasmante: potrebbe esserci una popolazione sconosciuta di esopianeti che orbitano intorno alle loro stelle su orbite molto inclinate e ampie.

    Per arrivare a queste conclusioni, il gruppo ha osservato GW Orionis per oltre 11 anni. A partire dal 2008, hanno utilizzato gli strumenti AMBERGRAVITY, successivamente, installati sul VLTI (l’interferometro del VLT) dell’ESO in Cile, che combina la luce di diversi telescopi VLT, per studiare la danza gravitazionale delle tre stelle nel sistema e mappare le loro orbite. «Abbiamo scoperto che le tre stelle non orbitano sullo stesso piano, ma le loro orbite sono disallineate l’una rispetto all’altra e rispetto al disco», conclude un altro membro del gruppo, Alison Young delle Università di Exeter e Leicester.

    I ricercatori hanno osservato il sistema anche con lo strumento SPHERE sul VLT dell’ESO e con ALMA, di cui l’ESO è un partner, e sono stati in grado di visualizzare l’anello interno e confermare il suo disallineamento. SPHERE dell’ESO ha anche permesso loro di vedere, per la prima volta, l’ombra che questo anello proietta sul resto del disco, fatto che ha aiutato a capire la forma tridimensionale dell’anello e del disco in generale.

    L'immagine di ALMA (a sinistra) mostra la struttura ad anelli del disco, con l'anello più interno separato dal resto del disco. Le osservazioni con SPHERE (a destra) hanno permesso agli astronomi di vedere, per la prima volta, l'ombra che questo anello interno proietta sul resto del disco. In questo modo è stato possibile ricostruire la forma distorta. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.

    L'immagine di ALMA mostra la struttura ad anelli del disco, con l'anello più interno (parte del quale visibile come un piccolo segmento proprio al centro dell'immagine) separato dal resto del disco. Crediti: ESO/Exeter/Kraus et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

    Il gruppo internazionale, che comprende ricercatori provenienti da Regno Unito, Belgio, Cile, Francia e Stati Uniti d’America, ha quindi combinato le proprie esaustive osservazioni con simulazioni al computer per meglio comprendere cosa fosse accaduto al sistema. Per la prima volta, sono stati in grado di collegare chiaramente i disallineamenti osservati al teorico “effetto di lacerazione del disco”, il che suggerisce che l’attrazione gravitazionale conflittuale delle stelle in piani diversi può deformare e rompere i dischi.

    Le simulazioni hanno mostrato che il disallineamento nelle orbite delle tre stelle potrebbe causare la rottura del disco circostante in anelli distinti, che è esattamente ciò che si vede nelle loro osservazioni. La forma osservata dell’anello interno corrisponde anche alle previsioni di simulazioni numeriche sul modo in cui il disco si potrebbe strappare.

    È interessante notare che un altro gruppo che ha studiato lo stesso sistema utilizzando ALMA ritiene che sia necessario un altro ingrediente per comprendere il sistema. «Pensiamo che la presenza di un pianeta tra questi anelli sia necessaria per spiegare perché il disco si è lacerato», spiega Jiaqing Bi dell’Università di Victoria in Canada che ha condotto uno studio di GW Orionis pubblicato da The Astrophysical Journal Letters a maggio di quest’anno. Il suo gruppo ha identificato tre anelli di polvere nelle osservazioni di ALMA; l’anello più esterno è il più grande mai osservato nei dischi di formazione planetaria.

    Future osservazioni con l’ELT dell’ESO e altri telescopi potrebbero aiutare gli astronomi a svelare completamente la natura di GW Orionis e rivelare giovani pianeti in formazione intorno alle sue tre stelle.

    Ulteriori Informazioni

    Questa ricerca è stata presentata nell’articolo “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing” pubblicato da Science (doi: 10.1126/science.aba4633).


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    La cometa C/2020 F3 NEOWISE, il ritorno di Mira la “stella con la coda”, diario dai cieli incontaminati di Atacama, ma anche astroinformatica e astroparticelle.
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