Quando una giovane stella presenta attorno a sé un disco di gas e polvere, detto disco protoplanetario, gli scienziati sanno che da esso potrebbero formarsi pianeti. Tuttavia nei modelli teorici sulla formazione di questi sistemi stellari sono stati simulati anche eventi in cui sono oggetti esterni al sistema che sorvolano l’area circostante la giovane stella, perturbandone l’ambiente. Sono pochissime le osservazioni dirette convincenti di questo fatto, perché gli eventi di sorvolo avvengono molto velocemente. È difficile catturarli in azione, quindi fino a oggi c’è stata soprattutto un’evidenza teorica, non sperimentale.

Ora sfruttando il telescopio Subaru nella banda H, il ricevitore Band 6 di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e il VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) nella banda Ka i ricercatori hanno osservato un evento d’intrusione di un corpo celeste estraneo in un disco protoplanetario, che sta formando pianeti. Questo è accaduto nel sistema stellare in via di formazione attorno alla stella Z Canis Majors (Z CMa), nella costellazione Canis Majoris. Il perturbatore si è avvicinato e ha interagito con l’ambiente che circonda la protostella. Ciò ha provocato la formazione di flussi di polvere e gas nel disco che potrebbero portare alla sua distruzione.

Cosa causa la perturbazione di un disco protoplanetario?

Tipicamente un disco protoplanetario attorno ad una giovane stella può essere disturbato dalle compagne binarie della stessa. Hau-Yu Baobab Liu, astronomo dell’Istituto di Astronomia e Astrofisica a Taiwan e coautore dell’articolo, afferma:

Molto spesso, le stelle non si formano in maniera isolata. Le coppie, o anche insiemi di tre e quattro stelle, nate insieme possono essere attratte gravitazionalmente e avvicinarsi strettamente l’uno all’altro. In questi momenti, parte del materiale dei dischi protoplanetari attorno alle stelle può essere rimosso e andare a formare flussi di gas che forniscono indizi agli astronomi sulla storia degli incontri stellari passati.

Tuttavia, nel caso di Z Canis Majors sembra che il perturbatore non sia una stella vicina, ma un corpo celeste proveniente dall’esterno.

Nicolás Cuello, astrofisico e Marie Curie Fellow presso l’Université Grenoble Alpes in Francia e coautore dell’articolo, aggiunge che nel caso di Z CMa è stata proprio la morfologia di questi flussi gassosi che ha aiutato gli scienziati a identificare e individuare l’intruso. L’incontro con un perturbatore esterno al sistema stellare, infatti, provoca cambiamenti nella struttura del disco protoplanetario: spirali, deformazioni, ombre… “Potrebbero essere considerati impronte digitali del sorvolo” spiega Cuello.

Quali conseguenze avrà l’azione dell’intruso?

Le impronte digitali date dai flussi di gas che si sono formati nel disco hanno permesso ai ricercatori di avanzare ipotesi su quali conseguenze potrebbe avere il sistema attorno a Z MCa in futuro a causa di questa interazione. Il disco protoplanetario sarà distrutto? Si formeranno comunque dei pianeti?

“Quello che sappiamo ora, con questa nuova ricerca, è che gli eventi di sorvolo si verificano in natura” dice Cuello. “E che hanno un impatto importante sui dischi circumstellari gassosi che circondano le piccole stelle, le culle di nascita dei pianeti” ha detto Cuello. Di certo, questi eventi di flyby attorno a dischi circumstellari possono perturbarli drammaticamente. Anche al punto di distruggerli.

Liu aggiunge: “Questi perturbatori possono anche avere un impatto sulla storia termica delle stelle ospiti coinvolte. Ciò può portare a eventi violenti, come esplosioni di accrescimento, e avere un impatto sullo sviluppo del sistema stellare generale in modi che non abbiamo ancora osservato o definito”.

Le implicazioni nello studio di giovani sistemi stellari

Lo sviluppo futuro del ricervitore Band 6 di ALMA e il next generation VLA (ngVLA) del National Radio Astronomy Observatory, con i loro progressi tecnologici, porteranno a osservazioni sempre migliori. I ricercatori sono speranzosi che questo conduca a un significativo aumento della scoperta di oggetti particolarmente difficili da vedere, come l’intruso nel sistema in formazione attorno a Z MCa. Studiare l’evoluzione e la crescita di giovani sistemi stellari in tutta la galassia, infatti, aiuta gli scienziati a comprendere meglio anche l’origine del nostro Sistema Solare.

“Lo studio di questo tipo di eventi offre una finestra sul passato” afferma Dong. “VLA e ALMA ci hanno fornito le prime prove per risolvere questo mistero. E le prossime generazioni di queste tecnologie apriranno finestre sull’Universo che abbiamo solo sognato”.

Lo studio completo, guidato dall’astronomo Ruobing Dong dell’Università di Victoria in Canada e pubblicato su Nature Astronomy, è disponibile qui.

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