Spazio, una rivoluzionaria tecnica osservativa svela la formazione di due esopianeti attorno ad una stella vicina

Cosa sta succedendo attorno alla stella PDS70? Una rivoluzionaria tecnica osservativa col telescopio James Webb ci permette di vedere in dettaglio come sta avvenendo la formazione di due esopianeti.

Chiariamo subito! Quella in copertina è l’immagine vera di due esopianeti attorno alla stella chiamata PDS 70, una giovane stella di circa 5 milioni di anni. Quindi, non si tratta di un’impressione artistica, ma di una foto autentica.

Non solo autentica, ma è un’immagine dalla bellezza ipnotica. Essa ritrae in un'istantanea lo stato precoce della formazione di due esopianeti.

Cosa svela questa immagine sulla formazione planetaria

Se ci soffermiamo, senza fretta, sull’immagine di copertina, troviamo numerose ed interessanti informazioni, che andremo ora ad analizzare.

La stella PDS 70

Innanzitutto, nell’immagine manca la stella centrale di questo sistema planetario neonato, cioè la stella PDS 70. Come si vede, questa è stata sostituita da un disegno (la sagoma di una stellina gialla a cinque punte circondata da una circonferenza tratteggiata), aggiunto solo per indicare la posizione della stella.

La luminosità della stella è così elevata che il suo bagliore impedisce di vedere ciò che le si trova attorno. Immaginate di osservare un aereo la cui traiettoria in cielo si avvicina alla posizione del Sole. A mano a mano che l’aereo si avvicina al Sole veniamo sempre più accecati dal suo bagliore fino a quando, in prossimità della posizione del Sole, non riusciamo più a vederlo.

Per poter vedere ciò che si trova attorno ad una stella (disco, pianeti, asteroidi, comete,...) viene utilizzata la tecnica coronografica, grazie alla quale la luce emessa dalla stella viene bloccata (all’interno del telescopio) in modo da poter osservare, senza bagliore, ciò che le si trova attorno.

Tutte le immagini di esopianeti e dischi stellari ottenute con la coronografia sono caratterizzate dall’assenza dell’immagine della stella centrale, generalmente sostituita con un disegno (dischetto, stella,...).

Il disco protoplanetario

L'immagine mostra un bellissimo disco protoplanetario fatto di polveri e gas. Poiché esso non è perpendicolare alla linea di visuale (la direzione lungo la quale lo osserviamo), la parte più vicina all’osservatore appare più brillante, ma è solo un effetto di visuale (tutto il disco è generalmente ugualmente brillante).

Il disco mostra due componenti, una brillante che è visibile nell’infrarosso (osservata da JWST), mentre un'altra più esterna e scura è visibile nella banda spettrale del millimetrico (osservata da ALMA)

Tra la stella centrale ed il disco si nota una cavità, cioè una regione in cui 'apparentemente' non c’è nulla, né polvere né gas. La cavità inizialmente non esisteva, per cui il disco si estendeva dalla stella centrale fino al bordo esterno.

PDS70 B and C — Ingrandimento della sola immagine ottenuta con il telescopio James Webb, utilizzando per la prima volta una tecnica osservativa innovativa che risalta particolari mai visti prima. Credit: Dori Blakely et al 2025 AJ 169 137

Proprio all’interno di questo disco, detto protoplanetario, si sono formati i due pianeti che in parte hanno attinto al gas e alle polveri per formarsi, ma in buona parte hanno spazzato via il restante gas e la restante polvere (con effetti gravitazionali) disperdendoli nello spazio interstellare.

I due pianeti che si sono formati all'interno del disco hanno letteralmente scavato loro questa cavità, progressivamente svuotandola dalla polvere e dal gas.

Esiste allora una stretta relazione tra presenza di esopianeti e cavità. Anzi, una delle strategie utilizzate nella ricerca di esopianeti è quella di cercare stelle i cui dischi presentino cavità, in quanto la loro presenza suggerisce la presenza di pianeti.

I due esopianeti PDS70 b e c

Infine, i due esopianeti b e c si trovano in due orbite diverse a distanze diverse dalla stella. Sappiamo che si tratta di due pianeti di tipo gassoso. Essi non hanno ancora completato la loro formazione. Anzi, sembra che si trovino in una sorta di competizione con la stella a chi riesce a catturare il gas residuo presente nella cavità (ma non visibile in quest’immagine).

Infatti, se da una parte i due pianeti stanno cercando di accrescere ulteriormente la loro massa catturando gravitazionalmente il gas residuo, di contro la stella con la sua radiazione lo sta facendo evaporare via nello spazio interstellare. La massa finale dei due pianeti dipenderà anche da questa competizione.

I due pianeti, ancora in formazione, sono circondati da un disco, proporzionalmente piccolo, di polveri a gas. Viene chiamato disco circumplanetario, ed è proprio lì che potrebbe avvenire la formazione di lune, come quelle dei pianeti del nostro sistema solare.

L’esistenza dei due esopianeti, chiamati PDS70 b e c era nota da diversi anni. Tuttavia, le osservazioni del telescopio spaziale James Webb che hanno prodotto questa immagine sono state effettuate con una tecnica assolutamente innovativa.

Un dottorando Dori Blakely dell’Università di Vittoria (Canada) insieme ad un team internazionale hanno sperimentato una nuova tecnica osservativa col JWST che, sfruttando il fenomeno dell’interferenza, sono riusciti a ridurre la luce della stella e ad esaltare particolari mai prima visti con tanta precisione.

Riferimenti allo studio

The James Webb Interferometer: Space-based Interferometric Detections of PDS 70 b and c at 4.8 μm. Dori Blakely et al 2025 AJ 169 137 - https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ad9b94