SEMPRE MENO SEGRETI ATTORNO A FOMALHAUT

Fomalhaut è una delle stelle più brillanti dell'intero cielo, la più luminosa della sua costellazione: il Pesce Australe. Simile a Sirio e Vega, dista da noi 25 anni luce e ha una massa ed una dimensione doppia rispetto al Sole. Risulta però sensibilmente più calda con i suoi 8500 K.

Al di là della sua luminosità, c'è molto interesse per questa stella in quanto ospita attorno a sé un estesissimo disco di gas e polveri in cui orbita Fomalhaut b, il primo pianeta extrasolare scoperto grazie ad un'osservazione diretta.

La presenza del disco fu intuita per la prima volta grazie ai dati raccolti dal telescopio spaziale IRAS nel 1983 che osservando la stella e le sue immediate vicinanze rivelarono un eccesso di radiazione infrarossa. Nel 1998 il sistema fu osservato nelle lunghezze d'onda millimetriche e submillimetriche, mettendo il luce il disco e l'estesa cavità centrale. 

La svolta però si ebbe nel 2005 quando, grazie al coronografo ed all'osservazione ad altissima risoluzione (0.5 UA per pixel) nel visibile, Hubble fece un ritratto completo al disco di gas e polveri. 

Ciò che emerse fu un disco ellittico di 140 x 57.5 UA, con una fascia di materiale asteroidale e cometario estesa 25 UA tra le 133 e le 158 UA da Fomalhaut, stella a sua volta posta a 15.3 UA dal vero centro del disco. Lo spessore massimo del disco risultò essere di 3.5 UA per una massa totale compresa tra le 50 e le 100 masse terrestri. 

Dalle analisi spettroscopiche si comprese che il disco era composto prevalentemente da ghiaccio d'acqua e silicati, seguiti da composti del ferro e del carbonio; il tutto ad una temperatura compresa tra 40 e 75 K.

Nel 2003 il telescopio Spitzer aggiunse un tassello al puzzle: trovò tracce di un disco di materiale cometario molto più vicino alla stella, tra le 6 e le 20 UA.

Questo e poco altro è tutto ciò che si è saputo fino ad oggi di Fomalhaut e del suo disco di polveri. Tra le recenti novità è da citare senza dubbio quella riguardante la natura tripla del sistema stellare di Fomalhaut.

Ma recentemente sono state effettuate nuove osservazioni da ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). E' stato così possibile ottenere per la prima volta l'immagine più dettagliata di sempre dell'intero sistema. 

Facendo l'analisi spettroscopica di questi detriti gli astronomi hanno trovato analogie tra quel materiale e quello cometario presente nel sistema solare; hanno anche evidenziato come il sistema stia attraversando una fase analoga al late heavy bombardment subita dal giovane sistema solare, quando i detriti rimanenti dalla formazione del sistema colpirono incessantemente il neonato sistema planetario. Grazie a questi studi è stato possibile stimare l'età del sistema in 440 milioni di anni, circa 1/10 dell'età del sistema solare. 

Gli studi più recenti di ALMA hanno ridotto l'estensione della fascia di detriti a circa 13.5 UA (2 miliardi di km), a partire da 136.3 UA dalla stella. La massa contenuta all'interno della fascia è stata stimata in 0.015 masse terrestri. Tali evidenze hanno portato gli astronomi a credere che tale fascia sia plasmata dall'azione gravitazionale di almeno due pianeti, proprio come accade agli anelli di Saturno sotto l'azione di alcune sue lune.

Un'altra grande novità legata a questo studio è stata la possibilità di osservare un fenomeno che fino ad oggi era stato solo predetto: il bagliore dell'apocentro. Seguendo quanto dice il buon Keplero nella sua seconda legge, il materiale contenuto nella fascia di detriti dovrebbe rallentare in direzione dell'apocentro e raggiungere la minore velocità, ammassandosi momentaneamente, in quel punto. Se ciò e vero, e lo è, all'apocentro dovremmo trovare una maggiore concentrazione di materiale che rende questa particolare area più densa e luminosa. Ebbene, grazie a questo bagliore, è stato possibile determinare che l'abbondanza di monossido di carbonio ed anidride carbonica è analoga a quella presente nelle comete del nostro sistema solare.

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FOMALHAUT: DUE CINTURE COMETARIE NELLO STESSO SISTEMA.

Fomalhaut Ab

La scoperta di cui parleremo ora ha dell'incredibile e riguarda Fomalhaut una delle stelle più brillanti del cielo notturno. Abbiamo già parlato in questo blog di questo astro, detentrore di numerosi primati e assai studiato da chi va a caccia di mondi alieni. Tra le passate sorprese che hanno reso celebre la stella possiamo sottolinearne due che molto hanno a che fare con quest'ultima tanto importante quanto inaspettata novità: la fotografia diretta di un suo pianeta (Fomalhaut b) e della sua cintura cometaria.
Queste due scoperte hanno permesso uno studio assai approfondito dell'astro che ha anche portato ad un'ulteriore importantissima scoperta: Fomalhaut è in realtà un sistema stellare multiplo.
Nel 2012 si è accertato il legame fisico tra Fomalhaut A e Fomalhaut B (alias TW PsA): le due stelle sono separate da 0.9 anni luce e la B è una nana arancione e variabile a flare.
Fomalhaut C (alias LP 876-10) è una nana rossa che orbita a ben 2.5 anni luce dalla stella A e a ben 3.2 anni luce dalla B.
La scoperta è legata proprio a quest'ultimo astro: Fomalhaut C.
E' del 17 dicembre l'annuncio della rilevazione di un disco di polveri e detriti attorno a questa nana rossa, annuncio che ha reso ufficialmente il sistema triplo di Fomalhaut il luogo d'origine di ben due dischi di detriti appartenenti a differenti astri legati gravitazionalmente nello stesso sistema stellare. Il primo, noto da anni, attorno a Fomalhaut A ed il secondo attorno all'astro C del sistema.
Il disco di polveri si estende tra le 10 e le 40 UA dalla stella ed era già noto agli astronomi da alcuni anni come un 'semplice' disco di detriti appartenente da un nana rossa. Di per sè la rara scoperta non aveva impressionato più di tanto la comunità internazionale fino a quando non si è scoperta l'appartenenza fisica dell'astro al sistema doppio costituito da Fomalhaut A e B. Il legame gravitazionale della stella al sistema composto dagli astri A e B rimette in discussione tutto ciò che si era ipotizzato sulla nascita ed evoluzione del disco attorno a Fomalhaut A e C a causa dell'interazione tra i singoli astri.
Gli astronomi sono ora impegnati nella comprensione della nascita e dell'evoluzione delle due cinture cometarie e nella risoluzione di un nuovo enigma: perchè Fomalhaut B non possiede una propria cintura cometaria?

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PIANETI ATTORNO A VEGA?

La recentissima scoperta della lacuna nel disco di polveri attorno alla stella PDS70 aveva tranquillizzato gli astronomi in quanto, per la prima volta dopo tanti colpi di scena, confermava quanto predetto dalla teoria. La teoria sulla formazione planetaria infatti affermava che, ad un certo punto, i pianeti in formazione nel disco di polveri della stella avrebbero cominciato ad assorbire i gas e le polveri lungo le loro orbite, pulendole ed  andando a generare queste lacune. Queste lacune prendono la forma di anelli concentrici corrispondenti alle orbite di questi pianeti.
Nel caso di PDS70 gli astronomi hanno concluso che all'interno della lacuna (che possiede peraltro un raggio simile a quello del nostro sistema planetario) vi siano numerosi pianeti che stanno pulendo le loro orbite.
Quanto detto rappresenta il precedente. Oggi gli astronomi annunciano che un qualcosa di molto simile è in atto dalle parti di Vega.
Vega è la seconda stella più luminosa dell'emisfero boreale ed una delle più luminose in assoluto dell'intero cielo. Appartiene alla costellazione della Lira, di cui è la stella più luminosa.

Le immagini ad alta risoluzione riprese dal telescopio spaziale Spitzer che mostrano
Vega nell'infrarosso, rispettivamente a λ=24 µm (sinistra) e λ=70 µm (destra). NASA

La presenza di un disco e di pianeti attorno a questa stella è stata teorizzata da molto tempo e prevista da vari film di  fantascienza; celeberrima ed accurata è la magistrale sequenza del film Contact (1997) tratta dal racconto dell'astronomo Carl Sagan (1985).
Grazie ai dati raccolti si è arrivati a concludere che attorno a Vega vi siano due cinture, simili nella struttura alla nostra Fascia di Kuiper ma assai più massive.

Immagine in falsi colori ripresa dalla camera SCUBA del JCMT che
mostra le strutture del disco di Vega; _* indica la posizione della stella,
mentre × la probabile posizione e direzione dell'ipotetico pianeta.

La prima struttura, interna e calda, è situata nei pressi della stella mentre la seconda, più fredda, si trova ai confini del sistema. Tra le due fasce si estende una grande lacuna in cui gli astronomi sono convintissimi di trovare un gran numero di pianeti.

Stessa situazione è in corso attorno alla stella Fomalhaut, diciottesima stella più luminosa del cielo e la più brillante nella sua costellazione (Pesce Australe). Attorno a quest'ultima stella era già stata scoperto il pianeta Fomalhaut b.

L'imponenza delle cinture di polveri e detriti di queste due stelle, assai più giovani del Sole, fanno pensare ad una loro origine posta in una nube di gas molto più grande di quella che ha generato il nostro astro. Entrambe le stelle distano circa 25 anni luce dal Sole.