PDS 70

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PDS 70
PDS 70
Il disco protoplanetario di PDS 70 con il pianeta PDS 70 b (a destra)
ClassificazioneStella pre-sequenza principale
Classe spettraleK7[1]
Tipo di variabileStella T Tauri
Distanza dal Sole370 anni luce[1]
CostellazioneCentauro
Coordinate
(all'epoca J2000)
Ascensione retta14h 08m 10.15451s
Declinazione-41° 23′ 52.5766″
Dati fisici
Raggio medio1,26 ± 0,15[1] R⊙
Massa
0,76 ± 0,02[1] M⊙
Velocità di rotazione~10[2]
Temperatura
superficiale
  • 3972 ± 36[1] (media)
Luminosità
0,35 ± 0,09[1] L⊙
Età stimata5,4 ± 1[1] milioni di anni
Dati osservativi
Magnitudine app.
Magnitudine app.12,18
Parallasse8,8159± 0,0405 mas
Nomenclature alternative
V1032 Centauri
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PDS 70 o V1032 Centauri, è una giovane stella T Tauri che fa parte della costellazione del Centauro, situata a circa 370 anni luce dalla Terra, con una massa 0,76 volte quella solare e con un'età stimata in 5,4 milioni di anni.[1]

La stella ha un disco protoplanetario dove sono presenti due pianeti extrasolari, denominati PDS 70 b e PDS 70 c, che sono stati ripresi direttamente dal Very Large Telescope dell'European Southern Observatory. PDS 70 b è stato il primo protopianeta confermato a essere stato ripreso visualmente.[1][4][5]

Scoperta e denominazione

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Grafico della curva di luce di PDS 70 ricavato dai dati ottenuti da TESS[6]

La sigla PDS nel nome della stella fa riferimento all'indagine condotta dall'Osservatorio Pico dos Dias per la ricerca di stelle pre-sequenza principale, basata sull'indice fotometrico di colore infrarosso misurato dal satellite IRAS.[7] PDS 70 è stata identificata nel 1992 come variabile T Tauri in base al suo spettro nell'infrarosso.[8]

La luminosità di PDS 70 varia in modo quasi periodico con un'oscillazione di qualche centesimo nella magnitudine apparente in luce visibile.[9] Le misure del periodo riportate in letteratura non sono consistenti tra loro e variano da 3,007 giorni a 5,1 o 5,6.[10][11]

Disco protoplanetario

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Immagine ripresa da ALMA del disco circumplanetario attorno al pianeta extrasolare PDS 70c

Il disco protoplanetario attorno a PDS 70 è stato ipotizzato per la prima volta nel 1992[12] e effettivamente osservato nel 2006 con un coronografo del VLT.[3]

Il disco ha un raggio di circa 140 au. Nel 2012 è stata scoperta una vasta lacuna, ampia ~65 au, che fu imputata alla formazione planetaria.[2][13]

In seguito si vide che la lacuna era suddivisa in varie regioni: fino a 80 au, erano assenti i granuli di polvere di grandi dimensioni, mentre i piccoli granuli erano assenti nella regione fino a 65 au. Inoltre è presente una asimmetria nella forma della lacuna; l'insieme di questi fattori indica la probabile presenza di alcuni pianeti che influenzano la forma della lacuna e la distribuzione della polvere cosmica.[14]

Il sistema planetario

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I pianeti identificati che compongono il sistema planetario di PDS 70 sono attualmente i seguenti.[15][16]

PianetaTipoMassaRaggioPeriodo orb.Sem. maggioreEccentricitàIncl. orbitaScoperta
bGioviano caldo7,0±0,5 MJ1,75±0,75 rJ45108+3580
−1790 giorni		22,7+2,0
−0,5 unità astronomiche		0.17 ± 0,06[17]131,0+2,9
−2,6[17]		2018
cGioviano caldo4,4±1,1 MJ69945+5771
−11500 giorni		30,2+2,0
−2,4 unità astronomiche		0,037+0,041
−0,025[17]		130,5+2,5
−2,4[17]		2019

Nel 2018, il sistema ottico spettrografico ad alto contrasto SPHERE in dotazione al Very Large Telescope (VLT) ha ricostruito l'immagine di un pianeta facente parte del disco protoplanetario della stella.[1][5] La massa stimata del pianeta era di alcune volte quella di Giove, con una temperatura di circa 1000 ºC e un'atmosfera con la presenza di nubi; l'orbita ha un semiasse maggiore di circa 3,22 miliardi di chilometri (21,5 au), il tempo per compiere una rivoluzione completa è di circa 120 anni.

La modellizzazione prevede che il pianeta abbia acquisito il suo disco di accrescimento,[4][18] che è stato poi confermato da osservazioni nel 2019;[19] è stato misurato un tasso di accrezione di almeno 5*10−7 masse gioviane all'anno.[20]

Uno studio del 2021 con nuovi metodi e nuovi dati, ha suggerito un tasso di accrezione più basso e stimato a 1,4 ± 0,2*10−8 masse gioviane all'anno.[21]

Non è chiaro come poter riconciliare questi risultati tra loro e con gli attuali modelli di accrezione planetaria; ci si attende che futuri avanzamenti nella comprensione dei meccanismi di accrezione e la rilevazione delle linee di emissione Hα permettano di risolvere la questione.[22]

Il raggio ottico del disco spesso di accrezione è di 3,0 ± 0,2 volte il raggio di Giove, significativamente più ampio del pianeta stesso. La temperatura bolometrica è di 1.193 ± 20 K.[15] Lo spettro di emissione di PDS 70 b indica un colore grigio, privo di caratteristiche peculiari; non è stata rilevata la presenza di specie molecolari.[23]

Un secondo pianeta, chiamato PDS 70 c, è stato scoperto nel 2019 usando lo spettroscopio a campo integrale MUSE del VLT.[24] Il pianeta orbita la sua stella a una distanza di 5,31 miliardi di chilometri (35,5 au), cioè più lontano di PDS 70 b.[24] PDS 70 c è in risonanza orbitale 1:2 con PDS 70 b; questo indica che il pianeta "c" completa una rivoluzione quasi ogni due del pianeta "b".[24]

Nell'immagine, scattata da ALMA, si vede PSD 70 nel cerchio al centro, PSD 70b nel cerchio piccolo continuo e nel cerchio trateggiato i frammenti del possibile protopianeta. Si nota anche, vicino al bordo interno sinistro del disco proplanetario, PSD 70c

Disco circumplanetario

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Nel luglio 2019, in seguito a osservazioni astronomiche effettuate con l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), è stata riportata la prima scoperta di un disco circumplanetario dove è in corso la formazione di pianeti. Il disco è stato osservato attorno a PDS 70c, con un ulteriore potenziale disco anche attorno a PDS 70b.[25][26][27] Il materiale vicino a PDS 70 b, quantificato in una massa equivalente tra 0,03 e 2 lune terrestri, farebbe supporre la formazione in essere di un ulteriore esopianeta che condividerebbe così l'orbita con il pianeta b, magari in risonanza come un oggetto troiano.[28] Tale configurazione potrebbe essere analoga a quella che si suppone abbia portato alla formazione della nostra Luna.[29]

Il disco è stato confermato in una ricerca pubblicata nel maggio 2020 da ricercatori del California Institute of Technology, che hanno utilizzato i telescopi Keck installati a Mauna Kea.[30] Un'immagine del disco circumplanetario attorno al pianeta "c" è stata pubblicata nel novembre 2021.[31]

Note

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  1. ^ a b c d e f g h i j M Keppler, Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70, in Astronomy & Astrophysics, vol. 617, 2018, pp. A44, Bibcode:2018A&A...617A..44K, DOI:10.1051/0004-6361/201832957, arXiv:1806.11568.
  2. ^ a b J. Hashimoto, Polarimetric Imaging of Large Cavity Structures in the Pre-Transitional Protoplanetary Disk Around PDS 70: Observations of the Disk, in The Astrophysical Journal, vol. 758, n. 1, 2012, pp. L19, Bibcode:2012ApJ...758L..19H, DOI:10.1088/2041-8205/758/1/L19, arXiv:1208.2075.
  3. ^ a b P. Riaud, D. Mawet, O. Absil, A. Boccaletti, P. Baudoz, E. Herwats e J. Surdej, Coronagraphic imaging of three weak-line T Tauri stars: evidence of planetary formation around PDS 70 (PDF), in Astronomy & Astrophysics, vol. 458, n. 1, 2006, pp. 317–325, Bibcode:2006A&A...458..317R, DOI:10.1051/0004-6361:20065232.
  4. ^ a b Staff, First confirmed image of newborn planet caught with ESO's VLT - Spectrum reveals cloudy atmosphere, in EurekAlert!, 2 luglio 2018. URL consultato il 2 luglio 2018.
  5. ^ a b A Müller, Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk, in Astronomy & Astrophysics, vol. 617, 2018, pp. L2, Bibcode:2018A&A...617L...2M, DOI:10.1051/0004-6361/201833584, arXiv:1806.11567.
  6. ^ MAST: Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes, su mast.stsci.edu, Space Telescope Science Institute. URL consultato l'8 dicembre 2021.
  7. ^ Marılia J. Sartori, Jane Gregorio-Hetem, Claudia V. Rodrigues, Annibal Hetem e Celso Batalha, Analysis of the Pico dos Dias Survey Herbig Ae/Be Candidates, in The Astronomical Journal, vol. 139, n. 1, novembre 2009, pp. 27–38, DOI:10.1088/0004-6256/139/1/27.
  8. ^ J. Gregorio-Hetem, J. R. D. Lepine, G. R. Quast, C. A. O. Torres e R. de La Reza, A Search for T Tauri Stars Based on the IRAS Point Source Catalog. I., in The Astronomical Journal, vol. 103, n. 2, febbraio 1992, pp. 549–563, Bibcode:1992AJ....103..549G, DOI:10.1086/116082. URL consultato il 5 dicembre 2021.
  9. ^ V1032 Cen, su The International Variable Star Index, AAVSO. URL consultato il 4 dicembre 2021.
  10. ^ C. C. Batalha, G. R. Quast, C. A. O. Torres, P. C. R. Pereira, M. A. O. Terra, F. Jablonski, R. P. Schiavon, J. R. de la Reza e M. J. Sartori, Photometric variability of southern T Tauri stars, in Astronomy & Astrophysics Supplement Series, vol. 128, n. 3, marzo 1998, pp. 561–571, Bibcode:1998A&AS..128..561B, DOI:10.1051/aas:1998163. URL consultato il 4 dicembre 2021.
  11. ^ M. Kiraga, ASAS Photometry of ROSAT Sources. I. Periodic Variable Stars Coincident with Bright Sources from the ROSAT All Sky Survey, in Acta Astronomica, vol. 62, n. 1, marzo 2012, pp. 67–95, Bibcode:2012AcA....62...67K, arXiv:1204.3825. URL consultato il 4 dicembre 2021.
  12. ^ J. Gregorio-Hetem, J. R. D. Lepine, G. R. Quast, C. A. O. Torres e R. de La Reza, A search for T Tauri stars based on the IRAS point source catalog, in The Astronomical Journal, vol. 103, 1992, pp. 549, Bibcode:1992AJ....103..549G, DOI:10.1086/116082.
  13. ^ Giant Gap PDS 70's Protoplanetary Disk May Indicate Multiple Planets, in SciTechDaily, 12 novembre 2012. URL consultato il 30 giugno 2018.
  14. ^ J. Hashimoto, The Structure of Pre-Transitional Protoplanetary Disks. II. Azimuthal Asymmetries, Different Radial Distributions of Large and Small Dust Grains in PDS 70, in The Astrophysical Journal, vol. 799, n. 1, 2015, pp. 43, Bibcode:2015ApJ...799...43H, DOI:10.1088/0004-637X/799/1/43, arXiv:1411.2587.
  15. ^ a b Tomas Stolker, Gabriel-Dominique Marleau, Gabriele Cugno, Paul Mollière, Sascha P. Quanz, Kamen O. Todorov e Jonas Kühn, MIRACLES: Atmospheric characterization of directly imaged planets and substellar companions at 4–5 µm, in Astronomy & Astrophysics, vol. 644, 2020, pp. A13, DOI:10.1051/0004-6361/202038878, arXiv:2009.04483.
  16. ^ Planet PDS 70 c on exoplanet.eu
  17. ^ a b c d J. J. Wang, A. Vigan, S. Lacour, M. Nowak, T. Stolker, R. J. De Rosa, S. Ginzburg, P. Gao, R. Abuter, A. Amorim, R. Asensio-Torres, M. Bauböck, M. Benisty, J. P. Berger, H. Beust, J.-L. Beuzit, S. Blunt, A. Boccaletti, A. Bohn, M. Bonnefoy, H. Bonnet, W. Brandner, F. Cantalloube, P. Caselli, B. Charnay, G. Chauvin, E. Choquet, V. Christiaens, Y. Clénet e V. Coudé Du Foresto, Constraining the Nature of the PDS 70 Protoplanets with VLTI/GRAVITY ∗, in The Astronomical Journal, vol. 161, n. 3, 2021, p. 148, Bibcode:2021AJ....161..148W, DOI:10.3847/1538-3881/abdb2d, arXiv:2101.04187.
  18. ^ D. Clery, In a first, astronomers witness the birth of a planet from gas and dust, in Science, 2018, DOI:10.1126/science.aau6469.
  19. ^ (EN) V. Christiaens, F. Cantalloube, S. Casassus, D.J. Price, O. Absil, C. Pinte, J. Girard e M. Montesinos, Evidence for a circumplanetary disc around protoplanet PDS 70 b, in The Astrophysical Journal, vol. 877, n. 2, 15 maggio 2019, pp. L33, Bibcode:2019ApJ...877L..33C, DOI:10.3847/2041-8213/ab212b, arXiv:1905.06370.
  20. ^ Jun Hashimoto, Yuhiko Aoyama, Mihoko Konishi, Taichi Uyama, Shinsuke Takasao, Masahiro Ikoma e Takayuki Tanigawa, Accretion Properties of PDS 70b with MUSE, in The Astronomical Journal, vol. 159, n. 5, 2020, p. 222, Bibcode:2020AJ....159..222H, DOI:10.3847/1538-3881/ab811e, arXiv:2003.07922.
  21. ^ Yifan Zhou, Brendan P. Bowler, Kevin R. Wagner, Glenn Schneider, Dániel Apai, Adam L. Kraus, Laird M. Close, Gregory J. Herczeg e Min Fang, Hubble Space Telescope UV and Hα Measurements of the Accretion Excess Emission from the Young Giant Planet PDS 70 B, in The Astronomical Journal, vol. 161, n. 5, 2021, p. 244, Bibcode:2021AJ....161..244Z, DOI:10.3847/1538-3881/abeb7a, arXiv:2104.13934.
  22. ^ https://www.nasaspaceflight.com/2021/05/hubble-uv-exoplanet-growth-measured/ ...and that’s lower than super-Jupiter gas giant planet formation models predict. Zhou et al. are quick to caution that their calculations are a snapshot in time. Additional observation, multi-decade, multi-century observations will reveal if accretion rates fluctuate greatly over time as planets go through growth spurts, so to speak, followed by periods of less active formation or if “Hα production in planetary accretion shocks is more efficient than [previous] models predicted, or [if] we underestimated the accretion luminosity/rate,” noted Zhou et al. in their paper published in April 2021 issue of The Astronomical Journal. The team further noted, “By combining our observations with planetary accretion shock models that predict both UV and Hα flux, we can improve the accretion rate measurement and advance our understanding of the accretion mechanisms of gas giant planets.”
  23. ^ G. Cugno, P. Patapis, T. Stolker, S. P. Quanz, A. Boehle, H. J. Hoeijmakers, G.-D. Marleau, P. Mollière, E. Nasedkin e I. A. G. Snellen, Molecular mapping of the PDS70 system, in Astronomy & Astrophysics, vol. 653, 2021, pp. A12, DOI:10.1051/0004-6361/202140632, arXiv:2106.03615.
  24. ^ a b c A Pair of Fledgling Planets Directly Seen Growing Around a Young Star, su hubblesite.org, NASA, 3 giugno 2019. URL consultato il 3 giugno 2019.
  25. ^ Isella, Andrea, Detection of Continuum Submillimeter Emission Associated with Candidate Protoplanets, in The Astrophysical Journal Letters, vol. 879, n. 2, 11 luglio 2019, pp. L25, Bibcode:2019ApJ...879L..25I, DOI:10.3847/2041-8213/ab2a12, arXiv:1906.06308.
  26. ^ Charles E. Blue, 'Moon-forming' Circumplanetary Disk Discovered in Distant Star System, in National Radio Astronomy Observatory, 11 luglio 2019. URL consultato l'11 luglio 2019.
  27. ^ Nick Carne, 'Moon-forming' disk found in distant star system - Discovery helps confirm theories of planet formation, astronomers say., in Cosmos, 13 luglio 2019. URL consultato il 12 luglio 2019 (archiviato dall'url originale il 12 luglio 2019).
  28. ^ ESO (a cura di), C'è un esopianeta gemello nella mia stessa orbita?, su eso.org, 19 luglio 2023.
  29. ^ (EN) First co-orbiting exoplanet hints at our Moon's origin, su Big Think, 19 luglio 2023. URL consultato il 25 luglio 2023.
  30. ^ (EN) Astronomers confirm existence of two giant newborn planets in PDS 70 system, in phys.org. URL consultato il 20 maggio 2020.
  31. ^ Jake Parks, Snapshot: ALMA spots moon-forming disk around distant exoplanet - This stellar shot serves as the first unambiguous detection of a circumplanetary disk capable of brewing its own moon., in Astronomy, 8 novembre 2021. URL consultato il 9 novembre 2021.

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