Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” riporta un modello che traccia l’evoluzione dei dischi protoplanetari attraverso cinque fasi. Un team di ricercatori del progetto ODISEA (Ophiuchus DIsc Survey Employing ALMA) ha sviluppato questo modello usando sia simulazioni che osservazioni di dischi protoplanetari all’interno della nube molecolare di Ofiuco ottenute usando il radiotelescopio ALMA. Il tipo di evoluzione osservato conferma la divisione in fasi proposta nel 2020 in un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” e offre qualche conferma ai meccanismi con cui i pianeti giganti influenzano le dinamiche all’interno di quei dischi.

L’immagine (Orcajo, S. et al. (2025)) mostra 15 dischi protoplanetari studiati nel progetto ODISEA con la loro classificazione secondo il modello proposto.

Fin da quando gli astronomi sono riuciti a osservare dischi protoplanetari attorno a protostelle e stelle neonate, hanno cominciato a mettere alla prova modelli costruiti su basi puramente teoriche e a costruirne altri basati su osservazioni sempre più numerose e sempre più accurate. La potenza e la sensibilità del radiotelescopio ALMA lo rendono uno degli strumenti più preziosi per questo tipo di studio.

La scoperta che anche attorno a protostelle i dischi protoplanetari possono mostrare già divisioni al suo interno con anelli ben definiti costituì una sorpresa per gli astronomi. Nel 2018, il progetto Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP) mostrò che quel tipo di struttra era presente nella maggioranza dei dischi protoplanetari osservati.

Il telescopio spaziale Spitzer della NASA aveva permesso di condurre un’indagine agli infrarossi all’interno della nube molecolare di Ofiuco, una delle culle stellari più vicine alla Terra. Lavorando su quei risultati, nel 2018 un gruppo di ricercatori ha presentato il progetto ODISEA sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” con lo scopo di studiare la popolazione di dischi protoplanetari in quella culla stellare con il radiotelescopio ALMA.

Il modello sviluppato dal progetto ODISEA è basato su cinque fasi di evoluzione dei dischi protoplanetari.

• Fase I: Dischi molto giovani con sottostrutture poco marcate o non evidenti, corrispondenti a un’epoca in cui i protopianeti non sono abbastanza massicci da scavare divisioni evidenti nei dischi.
• Fase II: Dischi con divisioni e anelli relativamente stretti ma evidenti che indicano la crescita dei protopianeti.
• Fase III: Un rapido allargamento delle divisioni dovuto all’improvviso aumento di massa di alcuni pianeti quando acquisiscono i loro involucri gassosi. Questa fase include il rapido accumulo di polvere ai bordi esterni delle divisioni (i bordi interni dei dischi esterni) a causa delle forti pressioni causate dai pianeti giganti che si sono formati di recente, che arrestano la deriva della polvere verso l’interno.
• Fase IV: Filtrazione della polvere ai bordi delle cavità, con conseguente impoverimento dei dischi interni. La polvere con dimensione millimetrica proveniente dai dischi esterni si sposta efficacemente verso l’interno e si accumula ai bordi delle divisioni.
• Fase V: Alla fine, i dischi interni polverosi si riversano completamente sulle stelle e i dischi esterni diventano anelli stretti (o gruppi di anelli stretti).

Le simulazioni al computer condotte all’interno del progetto ODISEA hanno dimostrato come gli effetti gravitazionali generati dai pianeti giganti in formazione portano a strutture osservabili in un disco. Tali strutture possono essere confrontate con le osservazioni ad alta risoluzione condotte con il radiotelescopio ALMA.

La conferma del modello sviiluppato dal progetto ODISEA rappresenta un passo in avanti nella spiegazione dei meccanismi di formazione planetaria ma non tutto è ancora chiaro. Ad esempio, sono state trovate tracce di pianeti massicci in fase di formazione molto rapida e i meccanismi dietro a quella formazione devono ancora essere ben compresi.

Riprodurre nelle simulazioni al computer l’intera gamma delle sottostrutture richiede un’esplorazione molto più ampia dei parametri relativi alle proprietà dei dischi e delle architetture planetarie. Per questo motivo, gli studi continuano con lo scopo di perfezionare i modelli e spiegare i vari meccanismi che hanno portato anche alla formazione del sistema solare.