Simulazioni di dischi protoplanetari indicano gli spostamenti dei pianeti neonati

Un confronto tra le tre fasi dell'evoluzione degli anelli in un disco protoplanetario simulate dal supercomputer ATERUI II, in alto, e tre dischi protoplanetari osservati con il radiotelescopio ALMA, in basso
Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta uno studio sui dischi protoplanetari che offre una soluzione alla rarità della scoperta di esopianeti neonati vicino agli anelli che si formano al loro interno. Un team di tre ricercatori giapponesi ha utilizzato il supercomputer ATERUI II, il più potente usato nel campo dell’astronomia, per creare simulazioni dell’evoluzione di sistemi planetari. I risultati indicano che i pianeti creano anelli durante la loro crescita ma successivamente se ne allontanano.

Nel corso degli anni, gli astronomi hanno scoperto una serie di stelle neonate e protostelle circondate da dischi protoplanetari in varie fasi di evoluzione. Il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha permesso di studiare molti di questi dischi e ciò ha portato a notevoli passi in avanti nella creazione di modelli relativi alla formazione planetaria. Una fase che ora è data per assodata è la formazione di vuoti nel disco, che si trasforma in una serie di anelli concentrici, in seguito alla formazione di pianeti. Tuttavia, le osservazioni indicano che è raro trovare esopianeti neonati vicino agli anelli, una stranezza per la quale è stata offerta una spiegazione in questo nuovo studio.

Kazuhiro Kanagawa, Takayuki Muto e Hidekazu Tanaka hanno condotto una serie di simulazioni dell’evoluzione di pianeti all’interno di un disco protoplanetario a bassa viscosità. I risultati indicano che un pianeta può allontanarsi dall’area in cui si è formato ma l’anello che si è formato non si muove assieme ad esso.

I tre ricercatori hanno identificato tre fasi in un disco protoplanetario in seguito alla nascita di un nuovo pianeta. Nella prima fase l’anello iniziale rimane intatto mentre il pianeta si muove verso l’interno del suo sistema. Nella seconda fase l’anello iniziale comincia a deformarsi e un secondo anello comincia a formarsi nella nuova locazione del pianeta. Nella terza fase, l’anello iniziale sparisce e solo il secondo anello rimane.

I risultati delle simulazioni sono stati confrontati con reali dischi protoplanetari osservati con il radiotelescopio ALMA. L’immagine (Cortesia Kazuhiro D. Kanagawa, ALMA(ESO/NAOJ/NRAO). Tutti i diritti riservati) mostra un confronto tra le tre fasi dell’evoluzione degli anelli in un disco protoplanetario simulate dal supercomputer ATERUI II, in alto, e tre dischi protoplanetari osservati con il radiotelescopio ALMA, in basso. Le linee tratteggiate nei dischi simulati indicano le orbite dei pianeti mentre le aree grigie indicano regioni non incluse nell’area elaborata dalle simulazioni.

Le simulazioni hanno una buona corrispondenza con veri dischi protoplanetari offrendo una spiegazione plausibile del motivo per cui è raro trovare pianeti vicino agli anelli esterni di quei dischi. Questi risultati permetteranno di condurre osservazioni mirate alla ricerca di pianeti nelle aree previste da questo modello. Gli strumenti che entreranno in servizio nei prossimi anni offriranno maggiori possibilità per questo tipo di ricerca per svelare i segreti della formazione planetaria.

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