Un team di astronomi ha scoperto che la formazione dei pianeti nel nostro giovane Sistema Solare è iniziata molto prima di quanto si pensasse in precedenza, con i mattoni dei corpi celesti che crescono contemporaneamente alla loro stella madre.
Uno studio di alcune delle stelle più antiche dell’Universo suggerisce che i mattoni di pianeti come Giove e Saturno iniziano a formarsi mentre una giovane stella sta crescendo.
Si pensava che i pianeti si formassero solo una volta una stella ha raggiunto la sua dimensione finale, ma nuova risultati , pubblicato sulla rivista Natura Astronomia , suggerisce che stelle e pianeti crescono insieme.
La ricerca, guidata dall’Università di Cambridge, cambia la nostra comprensione di come si sono formati i sistemi planetari, incluso il nostro Sistema Solare, risolvendo potenzialmente un grande enigma in astronomia.
“Abbiamo una buona idea di come si formano i pianeti, ma quando si formano? Presto, quando la stella madre è ancora in crescita, o milioni di anni dopo? ” dice la dott.ssa Amy Bonsor dell’Institute of Astronomy di Cambridge, la prima autrice dello studio.
Per tentare di rispondere a questa domanda, Bonsor e i suoi colleghi hanno studiato le atmosfere delle stelle bianche nane – deboli resti di stelle come il nostro Sole – per investigare i mattoni della formazione dei pianeti.
Lo studio ha coinvolto anche ricercatori dell’Università di Oxford, della Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco, dell’Università di Groningen e del Max Planck Institute for Solar System Research, Gottinga.
“Alcune naniebianche sono laboratori straordinari, perché le loro atmosfere sottili sono quasi come cimiteri celesti”, ha detto Bonsor.
Normalmente, gli interni dei pianeti sono fuori dalla portata dei telescopi. Ma una classe speciale di nane bianche – note come sistemi “inquinati” – ha elementi pesanti come magnesio, ferro e calcio nelle loro atmosfere.
Questi elementi devono provenire da piccoli corpi come asteroidi lasciati dalla formazione del pianeta, che si schiantarono contro i nla stella e bruciarono nella sua atmosfera. Di conseguenza, osservazioni spettroscopiche di nane bianche inquinate possono sondare gli interni di quegli asteroidi strappati, dando agli astronomi una visione diretta delle condizioni in cui si sono formati.
Si ritiene che la formazione del pianeta inizi in un disco protoplanetario – fatto principalmente di idrogeno, elio e minuscole particelle di ghiaccio e polvere – in orbita attorno a una giovane stella.
Secondo l’attuale teoria sulla dormazione planetaria, le particelle di polvere si attaccano l’una all’altra, formando corpi solidi sempre più grandi. Alcuni di questi corpi più grandi continueranno a crescere, diventando pianeti e alcuni rimangono asteroidi.
I ricercatori hanno analizzato le osservazioni spettroscopiche dalle atmosfere di 200 nane bianche inquinate dalle galassie vicine. Secondo la loro analisi, la miscela di elementi visti nelle atmosfere di queste può essere spiegata solo se molti degli asteroidi originali si erano sciolti, il che ha causato l’affondamento del ferro pesante sul nucleo mentre gli elementi più leggeri galleggiavano sulla superficie. Questo processo, noto come differenziazione, è ciò che ha procurato alla Terra un nucleo ricco di ferro.
“La causa dello scioglimento può essere attribuita solo a elementi radioattivi di breve durata, che esistevano nelle prime fasi del sistema planetario ma decadono in appena un milione di anni,” spiega Bonsor.
“In altre parole, se questi asteroidi sono stati fusi da qualcosa che esiste solo per un brevissimo tempo all’alba del sistema planetario, allora il processo di formazione del pianeta deve iniziare molto rapidamente. ”
Lo studio suggerisce che è probabile che il quadro delle prime informazioni sia corretto, il che significa che Giove e Saturno hanno avuto un sacco di tempo per crescere fino alle dimensioni attuali.
“Le analisi delle nane bianche inquinate ci dicono che questo processo di fusione radioattiva è un meccanismo potenzialmente onnipresente che influenza la formazione di tutti i pianeti extrasolari.
“Questo è solo l’inizio: ogni volta che troviamo una nuova nana bianca, possiamo raccogliere più prove e imparare di più su come si formano i pianeti. Possiamo rintracciare elementi come nichel e cromo”.
Amy Bonsor è una ricercatrice della Royal Society University presso l’Università di Cambridge. La ricerca è stata in parte supportata dalla Royal Society, dalla Simons Foundation e dal Consiglio europeo della ricerca.
Imagine: Amanda Smith
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