Ripresa pr la prima volta in diretta da ricercatori Usa

(ANSA) -ROMA, 11 GIU- Ricercatori Usa hanno ripreso con il Telescopio Keck, nelle Hawaii, per la prima volta in diretta un sistema planetario mentre si sta formando.Mulinelli di gas e polveri scagliati ad altissima velocita' contro una stella circondata dal disco di materia da cui nasceranno i suoi pianeti: questa e' la 1/a immagine. 'Un racconto parlante di come nasce un sistema planetario', cosi' i ricercatori hanno definito l'immagine. Il sistema planetario nascente e' nella Via Lattea a 500 anni luce dalla Terra.

Fonte: http://www.ansa.it/web/notizie/rubriche ... 83468.html

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Astronomers Zoom in on Solar Systems in the Making

For the first time, astronomers have observed in unprecedented detail the processes giving rise to stars and planets in nascent solar systems. Using both Keck telescopes on Mauna Kea in Hawaii outfitted with a specifically engineered instrument named ASTRA (ASTrometric and phase-Referenced Astronomy), Joshua Eisner from the University of Arizona and his colleagues were able to peer deeply into protoplanetary disks – swirling clouds of gas and dust that feed the growing star in its center and eventually coalesce into planets and asteroids to form a solar system. What they saw is providing insight into the way hydrogen gas from the protoplanetary disk is incorporated into the star.

In order to obtaining the extremely fine resolution necessary to observe the processes that happen at the boundary between the star and its surrounding disk 500 light years from Earth, the team combined the light from the two Keck telescopes, which provides an angular resolution finer than Hubble's. Eisner and his team also used a technique called spectro-astrometry to boost resolution even more. By measuring the light emanating from the protoplanetary disks at different wavelengths with both Keck telescope mirrors and manipulating it further with ASTRA, the researchers achieved the resolution needed to observe processes in the centers of the nascent solar systems.

"The angular resolution you can achieve with the Hubble Space Telescope is about 100 times too coarse to be able to see what is going on just outside of a nascent star not much bigger than our sun," said Eisner. In other words, even a protoplanetary disk close enough to be considered in the neighborhood of our solar system would appear as a featureless blob.

With this new technique, the team was able to distinguish between the distributions of gas, mostly made up of hydrogen, and dust, thereby resolving the disk's features.

"We were able to get really, really close to the star and look right at the interface between the gas-rich protoplanetary disk and the star," said Eisner.

Protoplanetary disks form in stellar nurseries when clouds of gas molecules and dust particles begin to collapse under the influence of gravity.

Initially rotating slowly, the cloud's growing mass and gravity cause it to become more dense and more compact. The preservation of rotational momentum speeds up the cloud as it shrinks, much like a figure skater spins faster as she tugs in her arms. The centrifugal force flattens the cloud into a spinning disk of swirling gas and dust, eventually giving rise to planets orbiting their star in roughly the same plane.

Astronomers know that stars acquire mass by incorporating some of the hydrogen gas in the disk that surrounds them, in a process called accretion, which can happen in one of two ways.

In one scenario, gas is swallowed as it washes up right to the fiery surface of the star.

In the second, much more violent scenario, the magnetic fields sweeping from the star push back the approaching gas and cause it to bunch up, creating a gap between the star and its surrounding disk. Rather than lapping at the star's surface, the hydrogen atoms travel along the magnetic field lines as if on a highway, becoming super-heated and ionized in this process.

"Once trapped in the star's magnetic field, the gas is being funneled along the field lines arching out high above and below the disk's plane," Eisner explained. "The material then crashes into the star's polar regions at high velocities."

In this inferno, which releases the energy of millions of Hiroshima-sized atomic bombs every second, some of the arching gas flow is ejected from the disk and spews out far into space as interstellar wind.

"We want to understand how material accretes onto the star," Eisner said. "This process has never been measured directly."

Eisner's team pointed the telescopes at 15 protoplanetary disks with young stars varying in mass between one half and 10 times that of our sun.

"We could successfully discern that in most cases, the gas converts some of its kinetic energy into light very close to the stars" he said, a tell-tale sign of the more violent accretion scenario.

"In other cases, we saw evidence of winds launched into space together with material accreting on the star," Eisner added. "We even found an example – around a very high-mass star – in which the disk may reach all the way to the stellar surface."

The solar systems the astronomers chose for this study are still young, probably a few million years old.

"These disks will be around for a few million years more," Eisner said. "By that time, the first planets, gas giants similar to Jupiter and Saturn, may form, using up a lot of the disk material."

More solid, rocky planets like the Earth, Venus or Mars, won't be around until much later.

"But the building blocks for those could be forming now," he said, which is why this research is important for our understanding of how solar systems form, including those with potentially habitable planets like Earth.

"We are going to see if we can make similar measurements of organic molecules and water in protoplanetary disks," he said. "Those would be the ones potentially giving rise to planets with the conditions to harbor life."

The team's paper was published in the Astrophysical Journal http://iopscience.iop.org/0004-637X

Paper: Eisner et al. Spatially and Spectrally Resolved Hydrogen Gas within 0.1 AU of T Tauri and Herbig Ae/Be Stars http://xxx.lanl.gov/abs/1006.1651

Source: http://www.universetoday.com/2010/06/11 ... he-making/

Dettagli Senza Precedenti Sulla Nascita di Stelle e Pianeti in Giovani Sistemi Solari

Per la prima volta, gli astronomi sono riusciti ad osservare sistemi solari nella loro creazione con un incredibile dettaglio. Il lavoro del team di astronomi capitanato da Joshua Eisner e le loro scoperte, sono pubblicate sul giornale peer review “Astrophysical Journal”, e forniscono una miglior conoscenza del modo in cui il gas di idrogeno del disco protoplanetario viene incorporato nella stella. Accoppiando entrambi i telescopi Keck in cima al Mauna Kea nelle Hawaii con strumenti specifici chiamati ASTRA(ASTrometric and phase-Referenced Astronomy), Eisner insieme ai suoi colleghi sono stati in grado di guardare profondamente dentro a dischi protoplanetari(nubi di gas e polvere che ruotanti che nutrono la stella crescente al suo centro,oltre che poi eventualmente portare alla formazione di pianeti e asteroidi che popolano il sistema solare).

La grande sfida che ha dovuto affrontare il team di Eisner sta nell’ottenere una risoluzione estremamente alta per osservare il processo che ha luogo al confine tra la stella ed il disco che la circonda- a 500 anni luce distanza dalla Terra. E’ come cercare di guardare dalla cima di un palazzo in Portogallo una formica che porta un chicco di riso, nel parco centrale di Mosca.

“La risoluzione angolare che si riesce ad ottenere con il Telescopio Spaziale Hubble è circa 100 volte troppo debole per riuscire a vedere cosa succede poco fuori da una stella nascente non più grande del nostro sole” ha spiegato Eisner, professore al Steward Observatory dell’Università dell’Arizona. In altre parole, anche un disco protoplanetario abbastanza vicino da essere considerato nel vicinato del Sistema Solare apparirebbe come una macchia senza alcuna struttura o caratteristiche.

Combinando la luce dei due telescopi Keck, fornisce una risoluzione angolare migliore di quella del Hubble. Eisner insieme al suo team hanno usato una tecnica chiamata spettro-astrometria che riesce a spingere la risoluzione anche oltre. Misurando la luce emanata dai dischi protoplanetari a diverse lunghezze d’onda con entrambi i telescopi Keck e manipolando gli specchi di entrambi con gli ASTRA, i ricercatori sono riusciti ad ottenere la risoluzione necessaria per osservare processi che hanno luogo al centro dei sistemi solari nascenti.

I dischi protoplanetari si formano in nubi molecolari quando le molecole che li compongono insieme alle particelle di polvere iniziano a collassare sotto l’influsso della gravità.

Ruotando inizialmente piano, la massa della nube aumenta e la gravità causa un successivo aumento in densità e massa. La conservazione del momento rotazionale aumenta la velocità della nube man mano che questa diminuisce in dimensioni, un po come succede ad uno skater che ruota sul suo skate, e ruota più velocemente man mano che porta le braccia accanto al corpo. La forza centrifuga appiattisce la nube per formar un disco di gas ruotante e di polvere, che eventualmente darà vita a pianeti che orbitano la stella grosso modo sullo stesso piano.

Combinando l’interferometro del Keck con la tecnica della spettro-astrometria, Eisner insieme ai suoi collaboratori sono stati in grado di distinguere tra le distribuzioni di gas, in gran parte composte da idrogeno, e polvere, rivelando cosi le caratteristiche e la struttura del disco.

“Siamo riusciti ad arrivare molto, molto vicini alla stella e a guardare dritto all’interfaccia tra il disco protoplanetario ricco di gas e la stella” ha spiegato Eisner, che è anche scienziato membro del team ASTRA.

Gli astronomi sanno che le stelle acquisiscono massa incorporando parte del gas di idrogeno del disco che le circonda, in un processo chiamato accrescimento.
“Vogliamo capire come il materiale accresce nella stella,” dice Eisner. “Questo processo non è mai stato misurato direttamente.”

L’accrescimento può avvenire in due modi.

Nel primo scenario, il gas viene inghiottito man mano che precipita dritto sulla superficie della stella.
Nel secondo, più violento scenario, i campi magnetici della stella spingono indietro il gas che si avvicina e fanno si che si accumulino, creando un buco tra la stella ed il disco che la circonda. Piuttosto che cadere direttamente sulla superficie della stella, gli atomi di idrogeno viaggiano attraverso le linee del campo magnetico come in una grande autostrada, diventando cosi super-riscaldati e ionizzati, durante questo processo.

“Una volta che finisce intrappolato nel campo magnetico della stella, il gas viene incanalato lungo le linee del campi magnetico inarcandosi in alto sopra e sotto il piano del disco,” spiega Eisner. “Il materiale poi precipita sulle regioni polari della stella, ad altissima velocità.”

In questo inferno, che rilascia l’energia di milioni di bombe atomiche come quella di Hiroshima ogni secondo, una parte del gas inarcato viene eiettato dal disco e “sputato” fuori nello spazio, dai venti interstellari.



Il team di Eisner ha puntato i telescopi verso 15 dischi protoplanetari con giovani stelle al centro, con una massa che va da metà a 10 volte quella del nostro Sole. Questo campione di dischi si trova nella nostra galassia, la Via Lattea, e rappresenta di gran lunga il più grande di questo tipo.

“Siamo riusciti a discernere con successo che nella maggior parte dei casi, il gas converte parte dell’energia cinetica in luce molto vicino alle stelle” indizio questo che punta verso il secondo, più violento, scenario di formazione.

“In altri casi abbiamo trovato prove di venti lanciati nello spazio insieme a materiale che accresce la stella,” ha aggiunto Eisner. “Abbiamo anche trovato un esempio, intorno una stella di grande massa, in cui il disco potrebbe estendersi fino alla superficie stellare. “

I sistemi solari che gli astronomi hanno scelto di studiare sono ancora giovani, forse qualche milione d’anni in età.
“Questi dischi saranno ancora li per almeno qualche milione di anni.” spiega Eisner. ” Vero quel tempo, i primi pianeti, giganti gassosi simili a Giove e Saturno, potrebbero essersi formati, usando gran parte del materiale presente nel disco.”

Altri pianeti più solidi, rocciosi, come la Terra, Venere o Marte, verranno a formarsi ben più in là.

” Ma i mattoni per la loro costruzione, si stanno formando proprio adesso” ha spiegato, ed è per questo che la ricerca è cosi importante per la nostra conoscenza di come i sistemi solari si vengono a formare, inclusi quelli con potenziali mondi abitabili come la Terra.

“Vedremmo se riusciamo a ottenere simili misurazioni di molecole organiche e acqua nei dischi protoplanetari” ha aggiunto. “Questi sarebbero poi i potenziali “mattoni” che porteranno alla nascita dei pianeti con condizioni necessarie alla nascita della vita.”

I co-autori della ricerca sono John Monnier dell’Università di Michigan; Julien Woilez, Sam Ragland e Peter Wizinowich del Osservatorio Keck; Rachel Akeson e Rafael Millan-Gabet del Istituto scientifico per gli Esopianeti, della NASA, al Caltech; James Graham dell’Università della California, Berkeley; Lynne Hillenbrand del dipartimento per l’astrofisica del Caltech; e Jorg-Uwe Pott del Istituto per l’astrofisica Max Plank in Germania.

Il progetto ASTRA è stato possibile grazie ai fondi del National Science Foundation.

http://xxx.lanl.gov/pdf/1006.1651v1

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... mi-solari/