Dischi incredibilmente diversi di gas e polvere

Uno strumento, sviluppato e costruito in parte all'ETH di Zurigo, si sta rivelando particolarmente efficace nello studio delle stelle neonate ancora circondate da gas e polvere. Lo strumento si chiama SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) ed è installato presso il Very Large Telescope (VLT) dell'European Southern Observatory ESO.

Utilizzando SPHERE, gli astronomi dell'ETH di Zurigo e dell'Istituto Max Planck per l'astronomia di Heidelberg sono riusciti a scattare immagini dei dischi di polvere, che sono i luoghi di nascita dei pianeti. Questi dischi protoplanetari esistono intorno alle cosiddette stelle TTauri - i precursori del nostro Sole - e alle loro sorelle più massicce, le stelle Herbig Ae/Be.

Finora gli studi degli astronomi si sono concentrati principalmente sulle stelle Herbig-Ae/Be, ma ora Henning Avenhaus e Sascha Quanz sono riusciti a osservare alcuni dischi TTauri con l'aiuto di SPHERE. L'ambizioso programma si chiama DARTTS-S (Disks Around TTauri Stars with SPHERE) ed è stato sostenuto dal Centro Nazionale di Competenza per la Ricerca PlanetS.

I risultati delle prime otto stelle sono stati pubblicati sull'"Astronomical Journal". "Mentre alcuni dischi nelle immagini hanno un raggio di sole 80 unità astronomiche (80 volte la distanza Sole-Terra o circa due volte la distanza media Sole-Plutone), altri si estendono per ben 700 UA", riassume Henning Avenhaus.

La maggior parte dei dischi mostra anelli, un fenomeno noto da precedenti osservazioni di dischi attorno a stelle più massicce", spiega Sascha Quanz: "Tuttavia, nessuno di essi mostrava strutture a spirale, come avviene regolarmente nei dischi di Herbig"."Gli astronomi vogliono ora scoprire da dove deriva questa differenza e cosa significa per la formazione di pianeti intorno a diversi tipi di stelle.

L'inizio era sotto una cattiva stella

Per quanto il progetto abbia avuto successo, l'inizio si è rivelato difficile. Henning Avenhaus racconta: "La prima proposta di tempo di osservazione (all'epoca con il vecchio strumento NACO) è stata presentata nel marzo 2013 ed è stata valutata positivamente, ma un imprevisto lavoro di manutenzione dello strumento ha reso impossibile prendere i dati". La stessa cosa è successa nel settembre 2013. Anche allora lo strumento non era disponibile. Al terzo tentativo, nel marzo 2015, Henning Avenhaus è volato al telescopio, solo per scoprire che lo strumento aveva avuto un malfunzionamento la notte prima dell'inizio delle osservazioni. Tuttavia, il vento e le nuvole avrebbero comunque reso impossibile il lavoro.

A questo punto, il team ha deciso di passare al nuovo strumento - SPHERE. Nel marzo 2016 ha funzionato: sia lo strumento che il tempo si sono comportati decentemente, come ricorda Henning Avenhaus: "Ero sul Cerro Paranal, il sito del Very Large Telescope, lavorando durante le notti per effettuare le osservazioni e uscendo di tanto in tanto dalla sala di controllo sulla piattaforma del telescopio, dove potevo ammirare l'impressionante cielo stellato".

I dati provenienti da diverse notti di osservazioni nel marzo 2016 e 2017 erano di qualità eccellente. A più di cinque anni dall'idea iniziale, i ricercatori sono stati premiati con risultati che contribuiranno a una migliore comprensione della formazione dei pianeti. "La serie di dati di alta qualità dimostra in modo impressionante quanto SPHERE sia potente per queste osservazioni", afferma Sascha Quanz: "Questo significa che ci sono molti più luoghi di nascita planetari che siamo stati in grado di studiare ad alta risoluzione. A lungo termine, questo ci fornirà un'importante panoramica statistica sulla formazione dei pianeti". Ulteriori risultati del programma DARTTS-S e osservazioni simili con il radiotelescopio ALMA in Cile dovrebbero contribuire a questo risultato.