Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta i risultati dello studio di un gruppo di dischi protoplanetari con un’età fino a 30 milioni di anni, anche 10 volte più di quanto prevedano gli attuali modelli di formazione planetaria. Un team guidato da Guido De Marchi dell’European Space Research and Technology Centre dell’ESA ha usato osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb dell’ammasso NGC 346, nella Piccola Nube di Magellano. Quella regione è caratterizzata da una quantità limitata di elementi più pesanti di idrogeno ed elio, proprio come l’universo primordiale. Questo studio conferma che in quelle condizioni i dischi protoplanetari possono durare molto più a lungo di quanto pensassero gli astronomi.
Nell’universo primordiale c’erano quasi solo idrogeno e ossigeno e gli astronomi dubitavano che in quelle condizioni si potessero formare pianeti. Gli astronomi pensavano che i dischi protoplanetari potessero durare per 2 o 3 milioni di anni senza una componente significativa di elementi pesanti. Sembrava troppo poco per la formazione planetaria ma già in passato c’erano dubbi su questo modello.
Nel 2003, il telescopio spaziale Hubble permise di scoprire nell’ammasso globulare M4 un esopianeta molto più massiccio di Giove che orbita attorno a una stella antichissima. Ha un’età stimata attorno a 13 miliardi di anni e ciò significa che la stella e il pianeta si sono formati da una nube che conteneva quasi solo idrogeno ed elio.
Per testare le ipotesi relative ai dischi protoplanetari sono necessarie osservazioni di qualità, anche spettroscopiche, che confermino che si tratti davvero di dischi protoplanetari. Il telescopio spaziale Hubble aveva già rivelato nell’ammasso NGC 346 un’ampia popolazione di candidati oggetti pre-sequenza principale, in parole povere possibili protostelle con possibili dischi protoplanetari. Tuttavia, neppure Hubble era in grado di offrire la certezza che quella fosse davvero la loro natura e che non si trattasse di altri oggetti che apparivano sovrapposti o almeno molto vicini.
Il telescopio spaziale James Webb ha fornito le informazioni sperate offrendo la qualità necessaria ad accertarsi della natura dei candidati studiati. Ciò ha confermato che in quest’ammasso nella Piccola Nube di Magellano ci sono protostelle e stelle neonate circondate da dischi protoplanetari con un’età tra 100.000 e 30 milioni di anni.
Queste conferme portano la necessità di modificare i modelli di formazione planetaria per spiegare la lunga vita di quei dischi protoplanetari. Gli autori di questo studio hanno proposto due possibili meccanismi, i quali non si escludono a vicenda ma potrebbero essere entrambi attivi combinando i loro effetti.
Il primo meccanismo proposto prevede che a una stella molto povera di elementi pesanti serva più tempo del previsto per spazzare via i materiali che la circondano con un vento stellare formato quasi solo da idrogeno ed elio.
Il secondo meccanismo proposto prevede che per formare una stella simile al Sole con pochissimi elementi pesanti sia necessaria una nube di gas più ampia. La conseguenza sarebbe la formazione di un disco protoplanetario più ampio e quindi più massiccio che potrebbe resistere per un tempo più lungo agli effetti dei venti stellari.
Una maggior vita dei dischi protoplanetari porterebbe anche a tempi più lunghi di accrescimento di protopianeti, che potrebbero diventare più massicci. Insomma, la scoperta di questi dischi di lunga durata ha implicazioni su che tipo di pianeti possa emergere in diversi ambienti a seconda della loro composizione chimica. In sostanza, questo studio potrebbe aprire la strada a sostanziali miglioramenti nei modelli di formazione planetaria che dovranno tener conto di un nuovo modo di pensare a questi processi.
