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Un diario di cose celesti

Chi siamo? Perché?

Il bizzarro caso del disco di polveri scomparso

11 Jul 2012 05:58 PM – Michele Diodati

A circa 450 anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione meridionale del Centauro, c'è una stella di tipo solare dal nome simile a un codice fiscale: TYC 8241 2652 1. Fin dal 1983, grazie alle osservazioni del satellite a infrarossi IRAS della NASA, si sapeva che intorno a quella giovane stella, dall'età stimata di dieci milioni di anni, orbitava un luminescente disco di polveri, una specie di cappotto spaziale che reirradiava nelle frequenze dell'infrarosso, come calore, la radiazione luminosa proveniente dalla stella.

Per oltre venticinque anni questo disco di polveri è stato lì al suo posto, simile a moltissimi altri dischi circumstellari scoperti negli ultimi decenni intorno ad altre stelle: strutture che gli astronomi interpretano come il segno distintivo di sistemi planetari in formazione. Poi improvvisamente, a gennaio del 2010, il telescopio spaziale a infrarossi WISE della NASA non trova più il disco di polveri. Sparito! Vari altri telescopi confermano successivamente la scomparsa, compreso da ultimo il telescopio Gemini situato in Cile, che il 1° maggio 2012 scatta un'immagine a infrarossi della stella, nella quale si constata la perdurante mancanza, a due anni e mezzo dall'osservazione di WISE, del disco scoperto nel 1983.

Il fenomeno è a dir poco bizzarro. Dove può essere finita una massa di polveri estesa quanto l'intero sistema solare interno? Ancor più sconcertante è poi la rapidità della scomparsa, veloce anche su scala umana, per non parlare di quella astronomica. Uno studio pubblicato su Nature il 5 luglio descrive la scoperta e propone alcune ipotesi di spiegazione, ma la verità è che gli astronomi brancolano nel buio. È come se la sonda Cassini da un giorno all'altro cominciasse a inviarci immagini di Saturno senza gli anelli (con la differenza che il disco scomparso intorno a TYC 8241 2652 1 era ben più grande degli anelli di Saturno).

La prima congettura proposta dagli autori è che il disco sia stato vaporizzato da un gigantesco brillamento della stella. A tal fine, sarebbe stata necessaria un'emissione di raggi X con un'energia compresa tra 100 e 1000 volte la luminosità del Sole. Tuttavia quest'ipotesi è poco plausibile, se si considera che la stella ha una luminosità pari a circa 0,7 volte quella solare: è troppo debole, cioè, per emettere improvvisamente una simile scarica di energia. Inoltre, i raggi X prodotti da un brillamento pur così potente sarebbero stati inefficaci nel vaporizzare granelli di polvere più grandi di 0,3 µm. Ma dai calcoli risulta che il disco intorno a TYC 8241 2652 1 poteva contenere granelli molto più grandi, con diametri fino a 100 µm / 1 mm. Dunque bisogna trovare un altro colpevole.

Uno scenario più plausibile è quello della "valanga collisionale" (collisional avalanche). L'idea è che una collisione tra planetesimi orbitanti intorno alla stella abbia prodotto una gran quantità di piccoli granelli di polvere, così leggeri da essere spinti via dalla radiazione stellare, trasformandosi in proiettili capaci, attraverso infinite collisioni, di sminuzzare gli altri granelli dispersi nel denso disco di polveri. Date le giuste condizioni iniziali, si può essere così innescata un'incontrollabile reazione a catena, che, nel giro di pochissimi anni, ha spazzato via le polveri dalle immediate vicinanze della stella. Ciò spiegherebbe la drastica riduzione dell'emissione infrarossa registrata dai nostri strumenti.

Un'ultima congettura è quella dell'"accrezione galoppante" (runaway accretion). L'idea stavolta è che il disco intorno a TYC 8241 2652 1 contenesse, mescolata alle polveri, anche un'ingente quantità di gas, in una misura compresa tra una e dieci volte la massa delle polveri. Una simile quantità di gas avrebbe potuto agire sulle polveri come una sorta di freno aerodinamico, in grado di far precipitare rapidamente l'intera struttura sulla stella. Tuttavia una simile massa di gas non è stata osservata e perciò la sua possibile presenza è altamente congetturale. Nel caso di una stella giovane come TYC 8241 2652 1, questo gas, se presente, potrebbe essere un residuo del disco protoplanetario da cui la stella stessa si è formata. Un'altra possibilità è che il gas sia l'esito della vaporizzazione di corpi protoplanetari, distrutti in seguito a qualche gigantesca collisione. Ma la realtà è che non lo sappiamo. Non sappiamo come quel disco di polveri sia improvvisamente scomparso. Per quante regolarità la scienza si sforzi di trovare nei fenomeni, accade sempre prima o poi qualche fatto imprevisto e almeno temporaneamente inspiegabile, che invalida teorie consolidate e fa piazza pulita delle convinzioni dominanti.

Impressione artistica di come sarebbe potuto apparire a un osservatore relativamente vicino il disco di polveri orbitante intorno a TYC 8241 2652 1, all'epoca in cui i nostri strumenti registravano il massimo di radiazione infrarossa. Cortesia: Gemini Observatory/AURA / Lynette Cook

Impressione artistica di come sarebbe potuto apparire a un osservatore relativamente vicino il disco di polveri orbitante intorno a TYC 8241 2652 1, all'epoca in cui i nostri strumenti registravano il massimo di radiazione infrarossa. Cortesia: Gemini Observatory/AURA / Lynette Cook

Impressione artistica di come potrebbe apparire oggi lo spazio intorno alla stella, dopo la scomparsa di gran parte delle polveri. Cortesia: Gemini Observatory/AURA / Lynette Cook

Impressione artistica di come potrebbe apparire oggi lo spazio intorno alla stella, dopo la scomparsa di gran parte delle polveri. Cortesia: Gemini Observatory/AURA / Lynette Cook

Un'altra rappresentazione artistica di un disco protoplanetario, simile a quello scomparso intorno alla "nostra" stella. Cortesia: NASA/JPL-Caltech

Un'altra rappresentazione artistica di un disco protoplanetario, simile a quello scomparso intorno alla "nostra" stella. Cortesia: NASA/JPL-Caltech

Riferimenti

Tag: dischi circumstellari, WISE, Gemini, articoli

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