Progetto exoALMA: una nuova prospettiva sulla formazione dei pianeti

Nuove prospettive sulla formazione dei pianeti sono state ottenute grazie al progetto internazionale exoALMA, in cui docenti e studenti di dottorato del dipartimento di Fisica “Aldo Pontremoli” dell’Università degli Studi di Milano hanno avuto un ruolo chiave. In particolare, Stefano Facchini è uno dei cinque co-PI del progetto internazionale, in partnership con collaboratori di MIT, Max Planck Institute, l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone e l’Università di Grenobles. Giuseppe Lodato, Giovanni Rosotti e i due studenti di dottorato Pietro Curone e Cristiano Longarini (ora fellows presso l’Università del Cile e l’Università di Cambridge) hanno contributo a sviluppare sezioni fondamentali della ricerca.

Il progetto exoALMA, che utilizza il potente Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, ha osservato come mai prima 15 sistemi in cui stanno nascendo pianeti – i cosiddetti dischi protoplanetari. Grazie a tecniche di imaging avanzate di recente sviluppo, exoALMA ha rivelato le migliori immagini, ad oggi, di giovani sistemi solari in formazione. Questo progetto di ricerca ha portato a 17 articoli pubblicati in un numero speciale dell'Astrophysical Journal Letters, e molti altri saranno pubblicati quest'estate. Tre di questi articoli sono proprio a guida di ricercatori della Statale (Pietro Curone, Cristiano Longarini, Giovanni Rosotti).

La ricerca ha dimostrato come i sistemi dove si formano pianeti - chiamati dischi protoplanetari - siano ambienti altamente dinamici che presentano un livello impressionante di struttura nelle loro distribuzioni di gas, rivaleggiando con la controparte di polvere su cui si erano concentrate le ricerche fino ad adesso. Il team di ricerca è riuscito a mappare queste strutture dinamiche con un incredibile livello di dettaglio grazie alle tecniche avanzate di analisi dei dati sviluppate durante il progetto exoALMA.

“ExoALMA fornisce osservazioni a un livello mai raggiunto prima dei meccanismi fisici in gioco durante le prime fasi della formazione di pianeti analoghi a quelli del Sistema Solare, rivelando interazioni dinamiche tra gli ambienti in cui nascono questi nuovi mondi, e gli stessi pianeti in formazione” ha commentato Stefano Facchini.

L'estrazione dei profili di velocità di rotazione, che in genere raggiungono una precisione di 10 m/s - la stessa velocità di una persona che corre una gara di 100 m piani-, ha rivelato leggeri discostamenti dalla rotazione kepleriana, indicando che i dischi ospitano leggere perturbazioni in pressione. Queste piccole perturbazioni tendono a raccogliere grani di polvere della dimensione di qualche millimetro in anelli concentrici. Benchè questi anelli fossero già stati osservati negli ultimi anni, il team ha così confermato che essi sono dovuti a perturbazioni di pressione, escludendo altre teorie che erano state formulate per la loro origine. Grazie all’alta concentrazione di polvere, è probabile che questi anelli siano luoghi privilegiati in cui si possono formare i pianeti.

In futuro, il team continuerà ad analizzare i dati ottenuti per studiare i dischi più asimmetrici osservati, che daranno informazioni su come i pianeti interagiscono con il loro ambiente di formazione.