Due articoli, uno pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” e uno sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters”, riportano vari aspetti di uno studio del disco protoplanetario che circonda la giovane stella Elias 2-27. Due team di ricercatori con vari membri in comune e Teresa Paneque Carreño come investigatore principale hanno usato il radiotelescopio ALMA per studiare quel sistema stellare in fase di formazione. In particolare, hanno studiato le perturbazioni gravitazionali che hanno generato i bracci di spirale nel disco. Si tratta di un passo avanti nella comprensione dei meccanismi di formazione di nuovi pianeti.
La scoperta di un disco protoplanetario con bracci di spirale attorno alla stella Elias 2-27 era stata riportata in un articolo pubblicato nel settembre 2016 sulla rivista “Nature”. Si trattava della prima struttura con quella forma mai osservata, un risultato ottenuto usando già il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), inaugurato nel marzo 2013. Era chiaro che lo studio del sistema in formazione di Elias 2-27 era solo all’inizio e che fossero necessari ulteriori studi per capire i meccanismi dietro quella forma a spirale. L’astronoma Laura Perez, che aveva guidato il team che aveva condotto quello studio, e alcuni altri membri di quel team hanno continuato il lavoro come parte del team che ha condotto i nuovi studi ora pubblicati.
Un risultato dello studio pubblicato nel 2016 offriva prove dello shock interno al disco protoplanetario generato da onde di densità, perturbazioni gravitazionali che avevano prodotto bracci di spirale simili a quelli delle galassie ma su una scala molto più piccola. Quelle perturbazioni sono state collegate ai meccanismi di formazione planetaria ma servivano ulteriori osservazioni per capire bene i processi in atto.
Le nuove osservazioni condotte con ALMA hanno permesso di ottenere conferme ad alcune previsioni teoriche legate alle perturbazioni esistenti nel disco protoplanetario. La massa del disco è importante per poter generare pianeti e uno dei due articoli appena pubblicati è dedicato specificamente a una sua stima. Il nuovo studio conferma che i granelli di polvere più grandi sono presenti lungo i bracci di spirale mentrequelli più piccoli sono distributi in tutto il disco protoplanetario. Flussi asimmetrici di gas sono stati rilevati nel corso dello studio indicando che ci possono essere ancora materiali che stanno precipitando verso il disco.
Il monossido di carbonio presente nel disco protoplanetario attorno alla stella Elias 2-27 è stato studiato sfruttando la presenza di vari isotopi dei due atomi. L’immagine in alto (Teresa Paneque-Carreño/ Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF) mostra un’immagine composita della polvere in blu, del monossodo di carbonio con carbonio-13 in rosso e della molecola con l’ossigeno-18 in giallo. L’immagine in basso (Teresa Paneque-Carreño/ Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF) mostra varie viste composite di quel sistema in formazione usate per calcolare la massa del disco e per tracciare le perturbazioni al suo interno.
Le osservazioni accumulate hanno permesso di ottenere informazioni anche sui movimenti all’interno del sistema di Elias 2-27 che hanno offerto una possibilità di stimare le masse. Il risultato è che la stella ha una massa che è circa il 46% di quella del Sole e il disco protoplanetario ha una massa complessiva che è circa l’8% di quella del Sole.
Lo studio del sistema di Elias 2-27 ha fatto passo avanti ma i processi che porteranno alla formazione di pianeti durano milioni di anni. Questi sistemi in formazione vicini alla Terra da un punto di vista astronomico sono eccellenti per questo tipo di studio ma richiedono moltissimo tempo per vedere anche piccoli cambiamenti.
