Grazie alle immagini ad alta risoluzione di Alma, è stato scoperto il primo sistema stellare doppio nel quale il disco circumbinario è inclinato perpendicolarmente al piano orbitale delle due stelle. Fino ad ora questa configurazione polare era stata prevista dai modelli teorici ma mai osservata. Lo studio è pubblicato su Nature Astronomy.
Impressione artistica del sistema Hd 98000, un sistema stellare costituito da due stelle simili al Sole, circondate da uno spesso disco di materiale. La stranezza di questo sistema è che il piano orbitale delle stelle è inclinato di quasi 90 gradi rispetto al piano del disco, le cui dimensioni sono circa quattro volte la larghezza dell’orbita della Terra attorno al Sole. Crediti: University of Warwick/Mark Garlick
Sistemi doppi: i nuovi studi
Una nuova ricerca, guidata dall’Università di Warwick (Uk) e presentata sulla rivista Nature Astronomy, ha permesso di scoprire il primo esempio di sistema stellare doppio nel quale il disco di gas e polvere circostante, chiamato disco circumbinario, risulta inclinato in posizione perpendicolare rispetto al piano orbitale delle due stelle. Il team internazionale di astronomi coinvolto nella ricerca ha utilizzato l’Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (Alma) per ottenere immagini ad alta risoluzione del disco, delle dimensioni della fascia degli asteroidi. Fino ad ora, questa configurazione era stata prevista dai modelli teorici ma mai osservata. L’osservazione di Alma dimostra che dischi polari di questo tipo esistono e potrebbero anche essere relativamente comuni.
«I dischi ricchi di gas e polvere si osservano in quasi tutte le stelle giovani, e sappiamo che almeno un terzo di quelli che orbitano attorno a stelle singole formano pianeti. Alcuni di questi pianeti finiscono per essere disallineati con la rotazione della stella, quindi ci siamo chiesti se una cosa simile potesse essere possibile anche per pianeti circumbinari», racconta Grant M. Kennedy, del Department of Physics and Centre for Exoplanets and Habitability dell’Università di Warwick, primo autore dell’articolo. «Una fortuita circostanza nella dinamica del sistema potrebbe portare a un cosiddetto disallineamento polare, ma fino ad oggi non avevamo mai riscontrato evidenze di dischi disallineati in cui questi pianeti potrebbero formarsi».
Kennedy e colleghi hanno usato Alma per definire con precisione l’orientamento dell’anello di gas e polvere del sistema. L’orbita del sistema binario era precedentemente nota dalle osservazioni che hanno permesso di quantificare il modo in cui le stelle si muovono in relazione l’una all’altra. Combinando queste due informazioni, sono stati in grado di stabilire che l’anello di polvere è compatibile con un’orbita perfettamente polare. Ciò significa che mentre le stelle orbitano l’una attorno all’altra su un piano, come due cavalli che girano su una giostra, il disco che circonda queste stelle forma un angolo retto rispetto alle loro orbite, come una gigantesca ruota panoramica con la giostra al centro.Impressione artistica del sistema Hd 98000. Crediti: University of Warwick/Mark Garlick
Sistemi doppi: le parole degli esperti
«Forse la cosa più eccitante di questa scoperta è che il disco presenta alcune firme che attribuiamo alla crescita della polvere nei dischi attorno alle stelle singole» continua Kennedy. «Con questo intendo dire che in questi dischi circumbinari potrebbe avere inizio la formazione dei pianeti. Se anche il resto del processo di formazione del pianeta potesse avere luogo, potrebbe esserci un’intera popolazione di pianeti circumbinari che dobbiamo ancora scoprire, soggetti a strane variazioni stagionali».
Se sul bordo interno dell’anello di polvere fosse presente un pianeta o un planetoide, dalla sua superficie l’anello apparirebbe come una banda larga che sale quasi perpendicolarmente dall’orizzonte. La configurazione polare implica che le stelle sembrerebbero muoversi dentro e fuori dal piano del disco, riuscendo a dare agli oggetti due ombre. Su pianeti appartenenti a tali sistemi, anche le stagioni sarebbero diverse. Sulla Terra variano durante l’anno mentre orbitiamo intorno al Sole. Un pianeta in orbita circumpolare avrebbe stagioni che variano anche quando latitudini diverse ricevono più o meno illuminazione lungo l’orbita binaria.
«Pensavamo che si potessero formare altri sistemi solari come il nostro, con pianeti che orbitano tutti nella stessa direzione attorno ad un unico sole. Ma con le nuove immagini vediamo un disco vorticoso di gas e polvere in orbita intorno a due stelle. È stato sorprendente scoprire che il disco orbita ad angolo retto rispetto all’orbita delle due stelle», ha aggiunto Daniel Price, del Centre for Astrophysics and School of Physics and Astronomy dell’Università di Monash (Moca). «Incredibilmente, sono state viste altre due stelle in orbita su quel disco. Quindi, se ci fossero pianeti in quel disco, nel loro cielo ci sarebbero quattro soli!»
