Dal disco di Oph-IRS 67 al pianeta che cambia modello di formazione
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Caratterizzazione chimica per il disco protoplanetario di IRS67 mentre CI Tau b fornisce un esempio di nascita per instabilità gravitazionale, modello antagonista del classico bottom-up


Fonte E. Artur de la Villarmois et al. Revealing the chemical structure of the Class I disc Oph-IRS 67, Astronomy & Astrophysics (2019)


Il disco protoplanetario di Oph-IRS 67

Lowell Observatory
Lowell Observatory

Tramite il Submillimeter Array (SMA) gli astronomi hanno condotto uno studio molecolare del disco protoplanetario di Oph-IRS 67 scoprendone la struttura chimica, fondamentale per comprendere come i processi, chimici appunto, possano influire sulla composizione dei pianeti futuri.

Si tratta di studi molto complessi visto che le regioni più interne dei dischi protoplanetari si trovano avvolti in grandi quantità di gas e polvere. Oph-IRS 67 è un sistema protobinario posto 493 anni luce distante da noi, nella regione di formazione stellare di Ofiuco, parte della nube L1689. Le due sorgenti del sistema sono separate da 90 UA . Precedenti osservazioni hanno mostrato un disco circumbinario di Classe I (ponte tra sorgenti indistinte di Classe 0 e dischi con pianeti in formazione, Classe II) con una estensione di circa 620 UA.

Il disco mostra una particolare ricchezza chimica e una brillante emissione della molecola c-C3H2 del tutto atipica per una sorgente di Classe I. Proprio questa emissione ha indotto ad approfondire il discorso e le osservazioni di SMA hanno consentito di rintracciare un range di transizioni molecolari che tracciano fisiche diverse come isotopologhi del monossido di carbonio, portatori di zolfo, specie deuterate e molecole della catena del carbonio. Le transizioni sono state raggruppate in tre principali componenti: regioni fredde lontane dal sistema, disco circumbinario, regioni irradiate in UV associate con gli strati superficiali del disco. L'emissione continua in IRS 67 è consistente con gli studi precedenti il che suggerisce come i grani di polvere del disco siano cresciuti più delle particelle di polvere del mezzo interstellare . La conclusione è che IRS 67 esibisce similitudini chimiche con le sorgenti di Classe 0 mentre le regioni dominate dai fotoni sono associate con i dischi di Class II. Un link tra due stage diversi.

 

Il caso di CI Tau

Ancora in tema di pianeti, o loro formazione, stima la massa , la luminosità e il contenuto di monossido di carbonio in atmosfera di CI Tau b, pianeta atipico poiché molto grande ma presente in orbita a una stella di appena due milioni di anni di età.

Quattro anni di osservazioni in infrarosso dell'hot Jupiter , con orbita di nove giorni e distante da noi 450 anni luce nel Toro, hanno consentito di risalire quindi a precise misurazioni del pianeta. E' stata ottenuta la luce diretta del pianeta, segnando la prima volta per un pianeta in orbita intorno a una stella così giovane. Pianeti di simili dimensioni, secondo i modelli maggiori, dovrebbero formarsi lontano dalla propria stella in un periodo di almeno dieci milioni di anni. Gli hot Jupiter sfidano questa regola e lo strumento Immersion Grating Infrared Spectrograph (IGRINS) installato al McDonald Observatory ha consentito di isolare singole firme spettroscopiche. Molte righe del pianeta sono presenti anche nella stella e il transito consente di determinare la luminosità del pianeta stesso relativamente alla stella nonché la sua composizione.

La massa del pianeta è pari a 11.6 masse gioviane mentre la luminosità è pari a 1/134 volte quella della stella centrale. Il pianeta dovrebbe aver visto la propria origine tramite un "hot start", un modello teorico che prevede instabilità gravitazionali alla base della formazione dei pianeti giganti, meccanismi più veloci rispetto all'accrescimento bottom-up (Larissa Nofi and Joe Llama of Lowell Observatory, and Kendall Sullivan and Gregory Mace of both UT Austin and its McDonald Observatory).