La prima immagine completa di un pianeta gassoso in formazione

Gli astronomi hanno fotografato direttamente il “vortice” in cui un protopianeta interagisce con il gas nel disco protoplanetario circostante.

 

 

Negli ultimi decenni, gli astronomi hanno ricostruito uno scenario abbastanza completo per la formazione dei pianeti, da minuscole particelle di polvere che si agglutinano fino all’emergere di sfere rocciose larghe migliaia di chilometri come la nostra Terra, o giganti gassosi più grandi come Giove.

Elementi chiave di questo scenario sono ancorati a simulazioni e misurazioni, ma le osservazioni dirette (“non possiamo semplicemente osservare come si formano i pianeti?”) sono state notoriamente assenti.

Ora, un team di astronomi guidato da Myriam Benisty presso il Max Planck Institute for Astronomy ha catturato una nuova immagine unica della formazione dei pianeti in azione: scattata con l’osservatorio ALMA in Cile, l’immagine mostra le interazioni del pianeta WISPIT 2b, un gigante gassoso con una massa cinque volte superiore a Giove, con il gas circostante il suo luogo di nascita.

I pianeti nascono in dischi protoplanetari composti da gas e polvere, che si trovano naturalmente attorno alle stelle appena formate.

I pianeti si formano quando la polvere all’interno di quei dischi si raggruppa. In un primo passo, il risultato sono ciottoli più grandi, che a loro volta si raggruppano ulteriormente formando planetesimali di dimensioni da pochi a centinaia di chilometri.

Questi planetesimali si uniscono per formare sfere rocciose grandi quanto pianeti. In una parte del disco ricca di gas, tali sfere rocciose possono raccogliere grandi quantità di gas e diventare i nuclei di giganti gassosi come Giove o Saturno.

Le prove osservazionali di questo scenario sono state per lo più indirette. Solo nell’ultimo decennio circa nuove strutture hanno fornito agli astronomi un’analisi più dettagliata: nel 2014, una volta che l’osservatorio millimetrico/submillimetrico ALMA era diventato pienamente operativo, ha fornito le prime immagini di strutture ad anello in dischi protoplanetari, ritenute causate dalla presenza di pianeti giovani.

Nel 2018, astronomi guidati da Miriam Keppler, allora dottoranda al MPIA, hanno utilizzato lo strumento SPHERE presso il Very Large Telescope dell’ESO per produrre la prima immagine confermata di un protopianeta all’interno di un disco protoplanetario, il pianeta PDS 70b all’interno del disco che circonda la stella PDS 70.

A una distanza di soli circa 370 anni luce da noi, il sistema PDS 70 è abbastanza vicino da permettere osservazioni dettagliate.

Ciò che il sistema attualmente non offre è la possibilità di studiare l’interazione tra un protopianeta e il gas nei suoi immediati dintorni.

I pianeti di PDS 70 sembrano aver liberato efficacemente i loro vicini dal gas. Entra in scena un nuovo contendente: il sistema WISPIT 2, la cui scoperta è stata annunciata nell’agosto 2025, e che è solo il secondo disco in cui si può distinguere chiaramente un protopianeta. WISPIT 2 prende il nome dal programma di ricerca che portò alla sua scoperta (“Spalanco Separato Pianeti in Tempo”). Si trova a una distanza di 430 anni luce dalla Terra.

Il primo pianeta conosciuto del sistema, WISPIT 2b, un gigante gassoso, fu scoperto in parallelo con lo strumento SPHERE presso il VLT dell’ESO e il telescopio Magellan Clay da 6,5 m.

La luce caratteristica dell’idrogeno caldo (la “linea Hα”) indica che il pianeta sta ancora accumulando gas dall’ambiente circostante, diventando sempre più massiccio.

La scoperta di un secondo pianeta, WISPIT 2c, è stata annunciata nel marzo 2026, basandosi su osservazioni con gli strumenti VLT SPHERE e GRAVITY+.

In un’ulteriore svolta, il lavoro dello studente di dottorato MPIA Cade Bürgy pubblicato nell’agosto 2026 mostra che al centro del disco, invece di una singola stella, ci sono due stelle in orbita molto ravvicinata!

Una sfida chiave nell’esplorare la formazione dei pianeti utilizzando immagini astronomiche è la scala minuta delle strutture coinvolte.

Se qualcuno che si trova a 2 metri da te sollevasse un libro, saresti in grado di leggere il testo? E a 10 metri? Alla distanza del WISPIT 2, immaginare una struttura grande quanto la distanza Terra-Sole (“un’unità astronomica”) è difficile quanto leggere un libro ordinario su una distanza di 5 chilometri.

Quando si tratta di gas e polvere nei dischi protoplanetari, esiste davvero una sola struttura che può fornire il livello di dettaglio desiderato: l’osservatorio ALMA, un campo di 66 parabole radio sull’altopiano di Chajnantor nelle Ande cilene, gestito da un consorzio internazionale di partner.

Le antenne di ALMA possono essere combinate per essere visive nitidamente come un enorme telescopio singolo con un diametro fino a 16 chilometri.

Una volta annunciata la scoperta di WISPIT 2b, l’uso logico del passo successivo è stato utilizzare ALMA per esaminare il suo gas e la sua polvere.

Nel settembre 2025, con l’osservatorio in una delle sue configurazioni più potenti per l’imaging dettagliato, le antenne ALMA si sono orientate verso WISPIT 2b. Ulteriori osservazioni sono seguite a novembre 2025 e marzo 2026.

Le osservazioni erano state pianificate e proposte da un team guidato da Stefano Facchini dell’Università di Milano e che includeva Myriam Benisty, direttrice del dipartimento di Formazione Planetaria ed Esopianeti (PFE) presso l’MPIA.

Facchini, Benisty e altri membri del team erano in una posizione unica per affrontare la sfida: negli anni precedenti hanno fatto parte del progetto exoALMA, affinando le loro abilità per estrarre la massima quantità di informazioni dalle osservazioni ALMA dei dischi protoplanetari. Per inciso, Benisty aveva anche fatto parte della collaborazione che scoprì WISPIT 2b.

La combinazione di un osservatorio potente con specifiche e altamente qualificate capacità analitiche diede i suoi frutti: il team riuscì a scattare immagini della polvere e del gas con la stessa precisione di qualsiasi disco protoplanetario precedente. Particolarmente gratificante era lo sforzo di riprodurre l’immagine del gas nel disco.

Benisty, che ha guidato questa parte del progetto, afferma: “Vediamo chiaramente entrambi i pianeti plasmare il loro ambiente. WISPIT 2c ha scavato una cavità, WISPIT 2b un varco. Intorno a WISPIT 2b, troviamo vortici di gas che erano stati previsti da simulazioni di interazioni disco-pianeta, ma mai effettivamente visti prima. Ora c’è un’immagine di loro!”

Questo rende WISPIT 2b l’unico protopianeta dove possiamo vedere il disco protoplanetario, il pianeta, la prova che il pianeta sta ancora accumulando, e ora, come tasso finale del puzzle, il gas che interagisce direttamente con il pianeta. Formazione del pianeta in azione.

Una volta che il nuovo risultato è stato aggiunto da altre osservazioni del suo genere, ha il potenziale di risolvere una questione aperta importante nel settore.

I vortici da soli, senza la rilevazione diretta di un pianeta, sono stati osservati in altri dischi protoplanetari in passato. Alcuni ricercatori sostengono che questi vortici indichino la presenza di un pianeta invisibile.

Altri hanno indicato processi turbolenti in tali dischi che potrebbero spiegare caratteristiche di questo tipo senza la presenza di un pianeta.

Le nuove osservazioni sono il primo esempio di un sistema in cui vediamo sia le caratteristiche vorticose sia il pianeta associato.

Stefano Facchini dell’Università di Milano, responsabile della proposta di osservazione ALMA che ha prodotto i nuovi risultati, afferma: “Si spera che osservazioni come questa insegnino agli astronomi a distinguere tra le caratteristiche del disco che indicano la presenza di un protopianeta e quelle che non lo fanno.”

Il risultato attuale è circa un gigante gassoso a una distanza considerevole (57 au) dalle stelle centrali, quasi il doppio rispetto a Nettuno dal Sole.

Quasi tutti gli esopianeti conosciuti sono molto più vicini alla loro stella centrale di così. Ma i metodi utilizzati nell’analisi aprono la strada a osservazioni con la prossima generazione di strumenti, ovvero presso il Telescopio Estremamente Grande da 39 m dell’ESO e per l’aggiornamento pianificato delle antenne ALMA con sensibilità significativamente migliorata.

Tra poco più di un decennio, quegli strumenti potrebbero fornire una versione aggiornata del risultato attuale: un’azione di un gigante gassoso alla stessa distanza dalla sua stella di Giove o Saturno dal Sole – e si spera nuove intuizioni su come tali giganti gassosi aiutino a plasmare un sistema solare come il nostro!

I risultati qui presentati sono stati pubblicati come M. Benisty et al., “Mapping the WISPIT 2 Planet-Hosting Cavity at Sub-Hill-Radius” sulla rivista Astrophysical Letters. La rilevazione del binario al centro di WISPIT 2 è accettata come lettera A&A ed è disponibile come e-print su arXiv, come C. J. Bürgy et al., “Uno sguardo più approfondito alla stella ospite di WISPIT 2. Prova di un binario spettroscopico.”

I ricercatori MPIA coinvolti sono Myriam Benisty, Francesco Zagaria e Cade Bürgy, in collaborazione con Stefano Facchini (Università di Milano), Richard Teague (MIT), Pietro Curone (Università del Cile), Viviana Pezzotta (Università di Milano), Jaehan Bae (Università della Florida), Gabriele Cugno (Università di Zurigo) e Daniel Price (Università Monash).