Come mai le strutture a spirale non vengono osservate nei giovani dischi protoplanetari? Secondo uno studio condotto dall’Università di Warwick, i pianeti giganti – nati agli albori del loro sistema stellare – potrebbero aiutare gli scienziati a rispondere a questa domanda. La ricerca, pubblicata su The Astrophysical Journal Letters, suggerisce persino che gli scienziati potrebbero dover rivalutare i tempi di formazione dei pianeti, durante il ciclo vitale dei dischi protoplanetari.
I dischi protoplanetari sono vere e proprie nursery e ospitano il materiale che contribuisce allo sviluppo dei pianeti. Quando questi dischi sono giovani formano strutture a spirale: in questo modo, la polvere e gli altri elementi vengono trascinati per via dell’effetto gravitazionale dovuto alla rotazione; un effetto simile si verifica anche a livello galattico nelle galassie come la nostra Via Lattea.
Nel corso di tre-dieci milioni di anni, il materiale proveniente dal disco si combina per formare i pianeti, cade dentro la stella madre o semplicemente viene disperso nello spazio, a causa dei potenti venti stellari. Quando un disco è giovane, il materiale al suo interno forma una struttura a spirale che viene eliminata quando quest’ultimo diventa gravitazionalmente stabile. I giovani pianeti, che si sviluppano in seguito, consumano e disperdono il materiale e il disco assume le caratteristiche che gli astronomi osservano nella maggior parte dei casi.
I ricercatori, invece, hanno trovato difficoltà nel corso delle analisi di alcuni giovani dischi protoplanetari, che non mostrano segni di bracci a spirale, ma presentano le caratteristiche di un disco molto più vecchio con una struttura ad anello. Per fornire una spiegazione a questo fenomeno, gli scienziati hanno condotto delle simulazioni al computer sulle interazioni tra pianeti giganti, situati proprio nei dischi più recenti.
Secondo le simulazioni, un pianeta gigante – con una massa pari a tre volte quella di Giove e che migra dalle regioni esterne del disco verso la sua stella – causerebbe delle perturbazioni in grado di spazzare via la struttura a spirale del disco stesso. Tuttavia, per poter essere presenti nella fase a spirale del disco, quei pianeti dovrebbero formarsi più rapidamente del previsto e, nello specifico, all’inizio del ciclo di vita del disco.
«Indipendentemente dal meccanismo di formazione di tali pianeti – commenta Farzana Meru dell’Università di Warwick – dobbiamo considerare che questi ultimi possano formarsi più velocemente di quanto ipotizzato finora. Abbiamo queste incredibili immagini di dischi protoplanetari e la loro struttura è davvero interessante da studiare. Negli ultimi anni i telescopi sono diventati molto potenti e siamo in grado di vedere caratteristiche come spazi vuoti e anelli. Con le simulazioni al computer come la nostra, possiamo provare a capire se alcuni dei processi, ad esempio la migrazione dei pianeti nei giovani dischi, possano portare al tipo di immagini che gli osservatori stanno vedendo. Ciò è possibile grazie alla combinazione di potenti telescopi e supercomputer».
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