In occasione del 244° meeting dell’American Astronomical Society (AAS), i ricercatori hanno presentato i risultati rivoluzionari di un programma pionieristico ad alta risoluzione rettangolare che getta nuova luce sul processo di formazione dei pianeti nei dischi circumstellari attorno a giovani stelle in sistemi binari. Sfruttando le capacità senza precedenti dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e la spettroscopia risolta dei componenti nel vicino infrarosso del telescopio Keck II da 10 metri, lo studio offre una comprensione rivoluzionaria delle condizioni che alimentano o inibiscono la formazione dei pianeti.
I dischi primordiali di gas e polvere attorno a giovani stelle sono da tempo riconosciuti come luoghi di formazione dei pianeti. Tuttavia, le condizioni che assicurano una vita del disco adeguata alla formazione dei pianeti e i fattori scatenanti che portano alla loro precoce dissipazione sono rimasti elusivi. I dischi circumstellari nei sistemi binari di sequenza pre-principale rappresentano un laboratorio unico e ideale per esplorare queste domande. Analizzando le proprietà del disco, come le dimensioni, la sottostruttura e l’inclinazione, in relazione a caratteristiche stellari come la velocità di rotazione e l’intensità del campo magnetico, i ricercatori stanno iniziando a decodificare la complessa interazione che governa questi ambienti stellari. I sistemi stellari binari e multipli sono estremamente comuni, il che sottolinea l’importanza del loro studio.
Questa ricerca innovativa combina l’imaging millimetrico dei dischi circumstellari con ALMA e la spettroscopia ad alta risoluzione di giovani stelle utilizzando Keck con lo spettrometro NIRSPEC. Concentrandosi su binarie con orbite relativamente ben determinate, il team può controllare i parametri orbitali ed evidenziare le relazioni critiche tra le proprietà dei dischi circumstellari e le loro stelle ospiti.
L’esame dettagliato della binaria DF Tau, stelle quasi gemelle con una separazione media di 14 unità astronomiche (dove 1 au equivale alla distanza Terra-Sole) in un’orbita allungata, rivela la presenza di polvere fredda in due dischi circumstellari rilevati da ALMA. Un disco è magneticamente agganciato alla sua stella centrale e sta attivamente accretando materiale sulla stella, mentre la regione interna dell’altro disco sembra essersi erosa e disaccoppiata dalla sua stella centrale in rapida rotazione, suggerendo un potenziale legame tra rotazione stellare, aggancio magnetico del disco e dissipazione precoce del disco. I disallineamenti tra l’orbita di DF Tau, i dischi circumstellari e le inclinazioni stellari possono avere un impatto sull’evoluzione del disco.
Al contrario, un’altra giovane stella gemella, FO Tau, una binaria di 22 au con un’orbita più circolare, mostra dischi rilevati da ALMA ben allineati con l’orbita binaria. Entrambe le componenti mostrano velocità di rotazione modeste e sembrano essere magneticamente bloccate ai loro dischi. Queste osservazioni rivelano un comportamento simile sia nei dischi che nelle stelle, fornendo nuovi spunti di riflessione sulle dinamiche di longevità e dissipazione dei dischi.
Le osservazioni ad alta risoluzione rettangolare di ALMA hanno mostrato intricate sottostrutture del disco, tra cui modelli a spirale, lacune e formazioni di anelli intorno a stelle singole e a compagne binarie larghe. Sebbene le sottostrutture del disco non siano ancora state risolte in DF Tau e FO Tau, la capacità di determinare le proprietà del disco in sistemi binari ravvicinati segna un significativo progresso nella comprensione degli ambienti di formazione dei pianeti.
Sostenuta in parte dai premi NSF AST-1313399 e AST-2109179, questa ricerca rivela un progresso unico nel campo dell’astronomia. Le intuizioni acquisite non solo migliorano la nostra comprensione delle dinamiche dei dischi circumstellari, ma aprono anche la strada a future scoperte sui meccanismi di formazione dei pianeti.
Questo lavoro è stato supportato anche da un NASA Keck PI Data Award, amministrato dal NASA Exoplanet Science Institute. I dati qui presentati sono stati ottenuti all’Osservatorio W. M. Keck grazie al tempo di telescopio assegnato alla National Aeronautics and Space Administration attraverso la partnership scientifica dell’agenzia con il California Institute of Technology e l’Università della California. L’Osservatorio è stato reso possibile dal generoso sostegno finanziario della W. M. Keck Foundation. Gli autori desiderano riconoscere il ruolo culturale molto significativo e la venerazione che la cima di Maunakea ha sempre avuto all’interno della comunità indigena hawaiana. Siamo molto fortunati ad avere l’opportunità di condurre osservazioni da questa montagna.
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