Abbiamo osservato una stella fallita trasformarsi in un pianeta gigante

Ingrandire / Immagine del sistema AB Aurigae, con dettaglio dell’oggetto mostrato a destra.

In alcuni livelli, formare stelle e pianeti è semplice: si formano dove c’è più roba. Quindi, mentre la materia prima per una stella può essere una nuvola di gas diffusa, la distribuzione di quel gas non è del tutto uniforme. Nel corso del tempo, l’attrazione gravitazionale delle aree che avevano un po’ più di materiale attirerà sempre più materiale, risultando alla fine in materia sufficiente per formare una stella. O due: in molti casi si formerà più di una concentrazione di materia; in altri casi, una singola concentrazione si dividerà in due. Anche i pianeti si formano dove si trova la materia, essendo generati dal disco di materiale che alimenta la stella in formazione.

Anche se questo potrebbe essere generalmente vero, ci sono un paio di problemi con esso. Per prima cosa, non esiste una chiara linea di demarcazione tra piccole stelle come le nane brune e gli enormi pianeti che abbiamo inserito in una categoria chiamata super-Giove. E la manciata di pianeti che siamo stati in grado di visualizzare direttamente sembra orbitare lontano dalla loro stella ospite, dove non dovrebbe esserci molta materia intorno a guidare la loro formazione.

Questa settimana, gli astronomi hanno annunciato l’imaging di una super-Giove in fase di formazione, lontano dalla stella in cui sembra orbitare. Ciò suggerisce che il pianeta si sta probabilmente formando attraverso un processo che in genere produce stelle e non attraverso quello che produce giganti gassosi come Giove.

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La stella in questione si chiama AB Aurigae, una stella molto giovane situata a circa 500 anni luce dal Sole. È incastonato in una nuvola di gas, parte della quale è ancora probabile che cada nella stella. Più lontano c’è una nuvola di polvere. Si ritiene che questa nuvola sia un buon candidato per la formazione del pianeta per un paio di ragioni. Primo: la polvere è stata rimossa dall’area più vicina alla stella. Secondo: il gas nel disco interno è stato modellato in bracci a spirale dalle influenze gravitazionali.

Un team di ricercatori ha utilizzato il tempo del telescopio per cercare pianeti su AB Aurigae. E sembra che i ricercatori ne abbiano trovato uno, ora chiamato AB Aurigae b, a circa 100 unità astronomiche da AB Aurigae (ogni AU è la distanza tipica tra la Terra e il Sole). È più del doppio della distanza tra il Sole e Plutone. Quella posizione pone AB Aurigae b all’interno dell’anello di polvere e in una posizione in cui dovrebbe essere in grado di creare la specie di bracci a spirale visti nel gas tra la polvere e la stella. Questo dovrebbe anche essere ben al di fuori dell’area in cui la densità della materia è sufficientemente alta da ospitare la normale formazione dei pianeti.

Uno sguardo agli archivi di immagini indica che abbiamo avuto indicazioni che il pianeta fosse lì da un po’ di tempo. Le immagini indicano chiaramente che AB Aurigae b è in orbita.

I ricercatori hanno utilizzato la modellazione per determinare le dimensioni del pianeta che potrebbero produrre la luce che abbiamo visto provenire da AB Aurigae b. I modelli suggeriscono che, mentre è probabile che il pianeta sia ancora in crescita, è già almeno quattro volte la massa di Giove. Un approccio alternativo alla modellazione suggerisce che è probabile che sia nove volte la massa di Giove. In entrambi i casi, il pianeta rientra sicuramente nella categoria super-Giove.

L’immagine mostra anche alcuni oggetti più deboli che sono simili a AB Aurigae b, ma anche più lontani (430 e 580 AU). Questi potrebbero essere pianeti aggiuntivi, ma abbiamo bisogno di ulteriori osservazioni per confermarlo.

Cosa sta succedendo qui?

Allora cosa sta succedendo qui? Più vicino a una stella ospite, si pensa che i giganti gassosi si formino dall’accrescimento di un grande nucleo roccioso che poi inizia ad assorbire gas. Ciò si aggiunge alla massa del pianeta in crescita e ne migliora ulteriormente la crescita. Questa crescita incontrollata viene interrotta perché il gas che la alimenta viene infine espulso dalla radiazione della giovane stella.

Tuttavia, alle distanze viste qui, è improbabile che questo processo funzioni. Mentre più gas dovrebbe rimanere più a lungo, non c’è una densità di materiale sufficientemente alta per costruire un nucleo grande. La crescita incontrollata non sarebbe mai iniziata.

L’alternativa è un processo simile a quello che crea un sistema stellare binario. Fluttuazioni casuali nella quantità di materiale provocano una concentrazione di materia che svolge una funzione simile al nucleo roccioso. E poiché il sito di formazione è lontano dalla stella, c’è la possibilità che il processo di crescita continui più a lungo, producendo un super-Giove.

Nature Astronomy, 2022. DOI: 10.1038 / s41550-022-01634-x (Informazioni sui DOI).

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