Hubble osserva il gioco d'ombre di un pianeta nascosto

Un gioco d'ombre nel disco che circonda una giovane stella ha permesso al telescopio spaziale Hubble di smascherare la presenza di un nuovo mondo alieno. Le immagini scattate dal telescopio mostrano una vasta ombra inghiottire diverse parti del disco e spostarsi nel corso degli anni, suggerendo che, nascosto dal bagliore della stella, si celi un massiccio pianeta.

Nel corso di un anno, dal 2015 al 2016, l'ombra si è spostata di circa 20 gradi. Credits: NASA, ESA, and J. Debes (STScI)

Il possibile pianeta è situato in orbita attorno a TW Hydrae, distante 192 anni luce dalla Terra. La stella si è formata appena 8 milioni di anni ed è poco meno massiccia del nostro Sole. L'individuazione del pianeta è stata resa possibile dall'analisi di dati raccolti da Hubble nell'arco di oltre 18 anni.
Gli scienziati sospettano che il pianeta abbia stravolto i delicati equilibri gravitazionali nelle vicinanze della stella, deformando la porzione interna del disco di gas e polveri. Questa, trovandosi a un'inclinazione diversa dal resto del disco, sarebbe poi in grado di gettare una vasta ombra sulle regioni più esterne.
"Questo è il primo disco di cui abbiamo così tante immagini in un arco temporale così vasto," spiega John Debes dello Space Telescope Science Institute di Baltimora. "Ciò ci dà speranza che questo fenomeno possa essere visibile anche in altri giovani sistemi stellari."

L'architettura del disco interno di TW Hydrae. Credits: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

L'asimmetria nella radiazione riflessa dal disco era stata notata per la prima volta nel 2005; tuttavia, all'epoca gli astronomi non disponevano di un numero sufficiente di osservazioni per poter determinare con precisione la natura dell'ombra.
Nel corso degli anni, gli astronomi hanno usato lo spettrografo STIS e lo spettrometro NICMOS a bordo di Hubble per bloccare la luce della stella fino a 1,6 miliardi di chilometri dalla sua superficie e osservare in dettaglio la struttura del disco. Gli astronomi hanno così potuto monitorare l'ombra mentre si spostava intorno al disco in maniera antioraria. Nel 2016, l'ombra è ritornata nella stessa posizione in cui era stata osservata nel 2000.
Per completare una rivoluzione in 16 anni e trovarsi contemporaneamente a oltre 16 miliardi di chilometri dalla stella, la struttura si sarebbe dovuta muovere a velocità del tutto inverosimili. A questo punto, gli scienziati hanno iniziato a sospettare che la struttura non appartenesse fisicamente a quella regione del disco, ma che fosse dovuta a un qualche oggetto ben più vicino alla stella.
"Stavamo osservando qualcosa che era impresso sul disco esterno, piuttosto che qualcosa che stava avvenendo direttamente all'interno del disco stesso," prosegue Debes. "La spiegazione migliore è che la struttura sia un'ombra che si muove lungo la superficie del disco."
L'oggetto responsabile dell'ombra si trova nelle immediate vicinanze della stella, ben entro la regione bloccata dal coronografo di STIS, e risulta quindi inosservabile tramite Hubble. Secondo i calcoli degli astronomi, il pianeta sarebbe situato a circa 160 milioni di chilometri dalla propria stella, una distanza simile a quella che separa la Terra dal Sole. Gli astronomi ritengono che il pianeta sia caratterizzato da circa una massa gioviana di materiale. La sua influenza gravitazionale sarebbe tale da causare distorcere il disco interno e causare un moto di precessione attorno alla stella.
"Lo scenario più plausibile è che a spingere il materiale oltre il piano orbitale del disco e deformare il disco interno sia l'influenza gravitazionale di un pianeta nascosto," spiega Debes. "Il disco deformato sarebbe situato all'interno dell'orbita del pianeta."
"Ciò che mi sorprende è che siamo in grado di imparare qualcosa su una parte invisibile del disco studiando le regioni esterne e misurando il moto, la posizione e il comportamento di un'ombra," prosegue Debes. "Questo studio mostra come anche questi dischi più grandi, le cui regioni interne sono inosservabili, siano estremamente dinamici e imprevedibili."