Possibile sistema planetario in formazione intorno alla stella HD169142

Pubblicato Lunedì, 29 Settembre 2014 06:44

Scritto da Elisabetta Bonora

(Reggiani et al. 2014, ApJ, 792, L23)

Enormi dischi di polveri e gas circondano le giovani stelle. Alcuni presentano dei vuoti circolari, probabili segni di formazione di un nuovo pianeta: una volta che il processo inizia, un piccolo aggregato di polveri continua a raccogliere materiale intagliando il disco lungo il suo percorso orbitale.

Ad oggi, gli astronomi hanno avuto poche possibilità di osservare direttamente esempi nella fase di transizione, tra disco iniziale e il giovane sistema planetario, ma la stella HD169142 sembra che stia offrendo un'opportunità.

Due gruppi di ricerca indipendenti sono arrivati a conclusioni analoghe ed hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Astrophysical Journal Letters.

"Anche se negli ultimi anni sono stati scoperti più di millesettecento pianeti extrasolari, pochi di loro sono stati fotografati direttamente e finora non siamo mai stati in grado di catturare l'immagine inequivocabile di un pianeta ancora in formazione", spiega Mayra Osorio, ricercatrice presso l'Astrophysics of Andalusia (IAA-CSIC), autrice del primo articolo.

HD169142 è una giovane stella con il doppio della massa del Sole, il cui disco si estende fino a 250 Unità Astronomiche (1 unità astronomica, o UA, equivale alla distanza tra il Sole e la Terra), in una posizione ottimale per le osservazioni, visto dalla Terra.

IMAGING THE INNER AND OUTER GAPS OF THE PRE-TRANSITIONAL DISK OF HD 169142 AT 7 mm [abstract]

We present Very Large Array observations at 7 mm that trace the thermal emission of large dust grains in the HD 169142 protoplanetary disk. Our images show a ring of enhanced emission of radius ~25-30 AU, whose inner region is devoid of detectable 7 mm emission. We interpret this ring as tracing the rim of an inner cavity or gap, possibly created by a planet or a substellar companion. The ring appears asymmetric, with the western part significantly brighter than the eastern one. This azimuthal asymmetry is reminiscent of the lopsided structures that are expected to be produced as a consequence of trapping of large dust grains. Our observations also reveal an outer annular gap at radii from ~40 to ~70 AU. Unlike other sources, the radii of the inner cavity, the ring, and the outer gap observed in the 7 mm images, which trace preferentially the distribution of large (millimeter/centimeter sized) dust grains, coincide with those obtained from a previous near-infrared polarimetric image, which traces scattered light from small (micron-sized) dust grains. We model the broadband spectral energy distribution and the 7 mm images to constrain the disk physical structure. From this modeling we infer the presence of a small (radius ~0.6 AU) residual disk inside the central cavity, indicating that the HD 169142 disk is a pre-transitional disk. The distribution of dust in three annuli with gaps in between them suggests that the disk in HD 169142 is being disrupted by at least two planets or substellar objects.

DISCOVERY OF A COMPANION CANDIDATE IN THE HD 169142 TRANSITION DISK AND THE POSSIBILITY OF MULTIPLE PLANET FORMATION [abstract]

We present L'- and J-band high-contrast observations of HD 169142, obtained with the Very Large Telescope/NACO AGPM vector vortex coronagraph and the Gemini Planet Imager, respectively. A source located at 0.''156 ± 0.''032 north of the host star (P.A. = 7°.4±f11°.3) appears in the final reduced L' image. At the distance of the star (~145 pc), this angular separation corresponds to a physical separation of 22.7 ± 4.7 AU, locating the source within the recently resolved inner cavity of the transition disk. The source has a brightness of L' = 12.2 ± 0.5 mag, whereas it is not detected in the J band (J >13.8 mag). If its L' brightness arose solely from the photosphere of a companion and given the J – L' color constraints, it would correspond to a 28-32 M _Jupiter object at the age of the star, according to the COND models. Ongoing accretion activity of the star suggests, however, that gas is left in the inner disk cavity from which the companion could also be accreting. In this case, the object could be lower in mass and its luminosity enhanced by the accretion process and by a circumplanetary disk. A lower-mass object is more consistent with the observed cavity width. Finally, the observations enable us to place an upper limit on the L'-band flux of a second companion candidate orbiting in the disk annular gap at ~50 AU, as suggested by millimeter observations. If the second companion is also confirmed, HD 169142 might be forming a planetary system, with at least two companions opening gaps and possibly interacting with each other."Anche se negli ultimi anni sono stati scoperti più di millesettecento pianeti extrasolari, pochi di loro sono stati direttamente fotografati e finora non siamo mai stati in grado di catturare l'immagine inequivocabile di un pianeta in formazione", spiega Mayra Osorio, ricercatore presso l'Astrophysics of Andalusia (IAA-CSIC), autrice di uno degli articoli.

Il primo articolo è lo studio del disco della stella HD169142 con il radiotelescopio Very Large Array, di Socorro, Nuovo Messico, che può rilevare grani di polvere di appena un centimetro. I risultati, combinati con i dati infrarossi che tracciano la presenza della polvere microscopica, rivelano la presenza di due vuoti nel disco, uno nella regione interna (tra 0,7 e 20 UA) e un altro, più lontano e meno sviluppato, tra 30 e 70 UA.

"Questa struttura già suggerisce che il disco era stato modificato da due pianeti o oggetti sub-stellari, ma in aggiunta, i dati radio rivelano l'esistenza di una macchia di materiale all'interno del vuoto esterno, situato circa alla distanza dell'orbita di Nettuno, che indica l'esistenza di un pianeta in formazione ", spiega Osorio.

Il secondo documento, invece, si è concentrato sui dati in infrarosso, sempre del Very Large Array, che hanno rilevato nel vuoto più interno, un segnale che corrispondere ad un pianeta ancora in formazione o ad una giovane nana bruna ma non hanno avvalorato la presenza di un oggetto nel vuoto più esterno, come invece hanno suggerito le osservazioni radio. Questo, tuttavia, potrebbe dipendere da una limitazione tecnica: i ricercatori hanno calcolato che un oggetto con una massa tra un decimo e 18 volte quella di Giove, circondato da un involucro freddo, potrebbe non essere individuato a quelle lunghezze d'onda.

"In ogni caso, HD 169142 rimane un oggetto promettente in quanto è uno dei pochi dischi di transizione conosciuti", aggiunge Osorio.

Note sull'autore

Author: Elisabetta BonoraEmail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Sono appassionata di astronomia, spazio, fisica e di tutte le scienze in genere. Aspirante reporter scientifica, ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover della NASA Curiosity su Marte, per condividere in modo semplice e puntuale le notizie più interessanti, pensieri e considerazioni. Per lavoro mi occupo di web e video analytics presso ShinyStat (SV – Italia) e per hobby, da diversi anni, mi dedico ad elaborare le fotografie rilasciate dalle Agenzie Spaziali Internazionali, scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!