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Un diario di cose celesti

Chi siamo? Perché?

Guai in vista per Fomalhaut b. O forse no

11 Feb 2014 06:13 PM – Michele Diodati

Fomalhaut è una stella giovane e luminosa, la più brillante della costellazione del Pesce Australe e la diciottesima più luminosa del cielo. Si trova a circa 25 anni luce di distanza dalla Terra e, come Sirio e Vega, è una stella di colore bianco. La sua temperatura superficiale è di circa 8500 K, più o meno 2800 gradi più della corrispondente temperatura solare. Il diametro e la massa sono poco meno che doppi di quelli del Sole, mentre la luminosità è 17 volte maggiore.

Fomalhaut, visibile al centro dell'immagine, è la stella più brillante della costellazione meridionale del Pesce Australe. <span class="di">Cortesia: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin</span>

Fomalhaut, visibile al centro dell'immagine, è la stella più brillante della costellazione meridionale del Pesce Australe. <span class="di">Cortesia: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin</span>

Con un’età stimata in poche centinaia di milioni di anni, Fomalhaut sta percorrendo la parte iniziale della propria sequenza principale, cioè la fase della vita di una stella in cui viene prodotta energia bruciando le riserve di idrogeno accumulate nel nucleo. Questa fase tuttavia, data la velocità con cui Fomalhaut brucia il suo carburante atomico, sarà molto più breve di quella prevista per il Sole: appena un miliardo di anni, contro i dieci miliardi di anni che occorreranno alla nostra stella per esaurire la propria scorta di idrogeno nucleare.

Ma in un miliardo di anni possono succedere molte cose. Per esempio, può formarsi un intero sistema planetario, sfruttando i materiali orbitanti nel disco di polveri e ghiaccio, residuo del bozzolo di materia da cui si è formata la stella.

Fomalhaut possiede infatti un maestoso disco protoplanetario, osservato per la prima volta nel 2004 per mezzo del telescopio spaziale Hubble. Grazie a un coronografo in grado di mascherare la luce proveniente dalla stella, l’immagine prodotta da Hubble ha permesso di scorgere nitidamente i contorni di un ampio disco di materiali orbitanti a molte unità astronomiche di distanza dalla stella.

Il disco intorno a Fomalhaut è una versione con gli steroidi della fascia di Kuiper presente nel sistema solare. Il bordo interno del disco dista circa 22,5 miliardi di chilometri dalla stella mentre il bordo esterno si trova quasi dieci miliardi di chilometri più in là (per confronto, Plutone, il corpo celeste più noto della Fascia di Kuiper, raggiunge una distanza massima dal Sole di “appena” 7,3 miliardi di chilometri).

Il disco scoperto dal telescopio spaziale Hubble intorno a Fomalhaut si estende per diverse centinaia di unità astronomiche. <span class="di">Cortesia: NASA, ESA, Z. Levay (STScI)</span>

Il disco scoperto dal telescopio spaziale Hubble intorno a Fomalhaut si estende per diverse centinaia di unità astronomiche. <span class="di">Cortesia: NASA, ESA, Z. Levay (STScI)</span>

Osservazioni successive, effettuate sempre con Hubble nel 2006, nel 2010 e nel 2012, hanno mostrato inoltre che, a meno di 3 miliardi di chilometri dal bordo interno del disco di detriti, c’è un puntino luminoso, interpretato come un candidato pianeta e chiamato, secondo la nomenclatura in uso, Fomalhaut b. Si tratta probabilmente di un pianeta di tipo gioviano, con una massa non più di tre volte quella di Giove (altrimenti la sua forza di gravità avrebbe perturbato in modo evidente la forma del disco protoplanetario, il che non appare). Ma forse la sua massa è molto minore, dal momento che Fomalhaut b è più luminoso nelle frequenze del visibile che nell’infrarosso, mentre sarebbe dovuto accadere il contrario, se si fosse trattato di un giovane gigante gassoso ancora in via di raffreddamento. Gli astronomi interpretano per ora la sua luminosità nel visibile come un segno della presenza di un disco di detriti altamente riflettenti dispersi intorno al pianeta, un po’ come gli anelli di Saturno, segno di probabili, catastrofiche collisioni avvenute nel suo sistema di satelliti.

Rappresentazione artistica del candidato pianeta Fomalhaut b, con la curva dell'immenso disco di detriti che circonda la stella visibile sullo sfondo. <span class="di">Cortesia: ESA, NASA, L. Calçada</span>

Rappresentazione artistica del candidato pianeta Fomalhaut b, con la curva dell'immenso disco di detriti che circonda la stella visibile sullo sfondo. <span class="di">Cortesia: ESA, NASA, L. Calçada</span>

La cosa più notevole emersa per il momento dai calcoli orbitali è che Fomalhaut b percorre un’orbita estremamente eccentrica della durata di almeno 2000 anni. Al pericentro, cioè il punto dell’orbita più vicino alla stella, la sua distanza da Fomalhaut è di 7,4 miliardi di chilometri, simile alla distanza massima di Plutone dal Sole. Ma all’apocentro, il punto più lontano dell’orbita, la distanza da Fomalhaut diventa un abisso di oltre 43 miliardi di chilometri (ben 290 unità astronomiche, cioè 290 volte la distanza della Terra dal Sole).

Cosa ha indotto il pianeta su un’orbita così allungata? I ricercatori ritengono che la causa più probabile sia l’interazione gravitazionale con un altro pianeta non ancora individuato, con il quale Fomalhaut b ha scambiato momento, ricevendone una potente spinta verso l’esterno del sistema. Del resto un segno di interazioni gravitazionali non ancora ben comprese è il fatto che l’intero disco che circonda Fomalhaut sia leggermente ovale e, soprattutto, non centrato sulla posizione della stella (il suo centro dista circa 15 unità astronomiche da Fomalhaut).

Quale che sia la causa dell’insolita orbita del candidato pianeta, i prossimi anni potrebbero portare Fomalhaut b in piena tempesta. Intorno al 2032 dovrebbe infatti intersecare il disco di detriti che circonda la stella.

Rappresentazione schematica dell'orbita di Fomalhaut b in rapporto al disco protoplanetario di Fomalhaut. <span class="di">Cortesia: NASA, ESA, P. Kalas, A. Felid</span>

Rappresentazione schematica dell'orbita di Fomalhaut b in rapporto al disco protoplanetario di Fomalhaut. <span class="di">Cortesia: NASA, ESA, P. Kalas, A. Felid</span>

Non sappiamo se ciò accadrà davvero, perché non conosciamo l’inclinazione dell’orbita del pianeta rispetto al piano del disco. Se non sono complanari, allora Fomalhaut b continuerà indisturbato il suo viaggio verso l’esterno del sistema. In caso contrario, l’attenderà invece un bombardamento simile a quello che, miliardi di anni fa, butterò aspramente le superfici di Mercurio e della Luna, lasciandole ricoperte dalla miriade di crateri che oggi osserviamo.

Fomalhaut è infatti un sistema stellare giovane e probabilmente ancora in via di formazione, come è attestato dalla presenza dell’ampio disco di detriti scoperto da Hubble. Studiare i dintorni di questa stella ci consente così di fare una specie di viaggio nel tempo: possiamo osservare quasi in presa diretta qualcosa di molto simile a ciò che accadde nel sistema solare quattro e più miliardi di anni fa.

Le annotazioni sull'immagine di Hubble evidenziano la posizione decentrata di Fomalhaut rispetto al disco di detriti e la posizione del candidato pianeta, relativamente vicino al bordo dell'anello di polveri. <span class="di">Cortesia: NASA / ESA / T. Currie, U. Toronto</span>

Le annotazioni sull'immagine di Hubble evidenziano la posizione decentrata di Fomalhaut rispetto al disco di detriti e la posizione del candidato pianeta, relativamente vicino al bordo dell'anello di polveri. <span class="di">Cortesia: NASA / ESA / T. Currie, U. Toronto</span>

Riferimenti

Tag: telescopio spaziale hubble, fomalhaut, esopianeti, articoli

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