Una misurazione precisa della dimensione dei granelli di polvere di un disco protoplanetario

Il disco di polvere nel sistema di HD 142527 (Immagine ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.)
Il disco di polvere nel sistema di HD 142527 (Immagine ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.)

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” descrive una nuova ricerca sul giovane sistema HD 142527. Il radiotelescopio ALMA era già stato utilizzato in passato per studiare il disco protoplanetario attorno alla stella ma stavolta un team internazionale di astronomi guidato da Akimasa Kataoka ha misurato con precisione la dimensione delle particelle di polveri che lo formano.

Le osservazioni del sistema di HD 142527 con il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) erano iniziate ben prima che venisse inaugurato nel marzo 2013 e successivamente completato. Ciò significa che le immagini ottenute sono migliorate con il passare del tempo fino ad arrivare a quelle presentate nel febbraio 2016. Negli ultimi anni ci sta abituando a straordinarie immagini di sistemi planetari in fase di formazione, spettacolari ma soprattutto utilissime per cercare di capire i segreti dei meccanismi che portano alla nascita dei pianeti.

Uno dei problemi in questo tipo di studi è costituito dalla difficoltà nel misurare la dimensione delle particelle di polvere che formano i dischi protoplanetari. Ciò è indispensabile per capire il percorso del loro accrescimento a partire da particelle microscopiche di dimensioni attorno a un micron fino al punto di arrivo con i pianeti pienamente formati ma finora i metodi usati non erano abbastanza precisi.

Il team di Akimasa Kataoka, search fellow presso l’Università di Heidelberg e il National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), ha previsto che le onde radio attorno a una giovane stella vengano diffuse dalle particelle di polvere, dando quindi origine a caratteristiche uniche di polarizzazione. L’intensità di quelle emissioni polarizzate permette di stimare con precisione le dimensioni delle particelle di polvere.

Gli astronomi hanno creato un modello teorico delle emissioni polarizzate e successivamente hanno osservato il sistema di HD 142527 con il radiotelescopio ALMA. I dati rilevati sono risultati in accordo con le previsioni mostrando che la polarizzazione ha una direzione radiale nella maggior parte del disco protoplanetario tranne che ai suoi bordi, dove diventa perpendicolare a quella radiale.

L’intesità delle emissioni polarizzate osservata confrontata con i modelli ha permesso di stimare la misura dei granelli di polvere. La dimensione massima è risultata attorno ai 150 micron, la prima stima effettuata con questo metodo. Si tratta di una dimensione dieci volte inferiore a quella stimata finora, una differenza davvero notevole che necessita di una spiegazione.

Nelle precedenti stime, i ricercatori si erano basati sull’idea che i granelli di polvere fossero sferici. In questo nuovo studio, gli astronomi hanno considerato le particelle come ammassi lanuginosi, con forme complesse. Le tante sfaccettature di una particella disperdono onde radio e producono caratteristiche uniche nella polarizzazione. La conseguenza è che gli astronomi possono tracciare le microscopiche caratteristiche dei granelli.

Grazie alla sensibilità del radiotelescopio ALMA è stato possibile fare progressi nello studio dei dischi protoplanetari. I nuovi modelli sviluppati potranno essere messi alla prova con altre osservazioni, anche di altri sistemi planetari in formazione. Quest’applicazione del metodo di analisi chiamato polarimetria potrebbe finalmente permettere di svelare i segreti della nascita dei pianeti.

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