Rivoluzione nell'astrofisica: nuovo modello per la formazione dei pianeti!

Rivoluzione nell'astrofisica: nuovo modello per la formazione dei pianeti!

Il 21 luglio 2025 verrà presentato un nuovo esperimento che rappresenta un progresso significativo nello studio della formazione dei pianeti. Gli scienziati dell'Università di Greifswald hanno sviluppato un modello di tornado d'acqua che simula i complessi processi nei dischi di accrescimento che circondano le giovani stelle. Questi dischi di accrescimento svolgono un ruolo cruciale in astrofisica, trasportando la materia verso gli oggetti centrali e consentendo la formazione dei pianeti.

Nei dischi di accrescimento, costituiti da gas e polvere rotanti, le particelle microscopiche orbitano attorno a un oggetto centrale che influenza l’area circostante attraverso la sua gravità. Il gas in questi dischi contiene gas atomici e ionizzati, nonché polvere interstellare. Durante il processo, gli oggetti centrali acquistano massa poiché parte del gas raggiunge il centro del disco. Tuttavia, questi processi dinamici sono difficili da osservare, il che mette a dura prova la ricerca in astronomia.

Il modello del tornado d’acqua

Il modello del tornado d’acqua recentemente sviluppato funge da prototipo per replicare i movimenti nei dischi di accrescimento che formano i pianeti. Gli scienziati che lavorano con Mario Flock, che lavora presso l'Istituto Max Planck di Astronomia (MPIA), hanno scoperto che una simulazione delle condizioni del campo gravitazionale può essere ottenuta posizionando sperimentalmente due cilindri di plexiglas di diverse larghezze. Ciò fa ruotare l'acqua, creando un imbuto che imita le proprietà di un disco protoplanetario.

I primi esperimenti con sfere di polipropilene per analizzare il comportamento del flusso mostrarono che molte di queste sfere non corrispondevano alla prima legge di Keplero, mentre altre leggi venivano riprodotte bene. Questi risultati sono promettenti in quanto potrebbero consentire una migliore comprensione delle proprietà fisiche dei dischi di accrescimento.

Ulteriori approfondimenti e sfide

Le sfide nella simulazione dei dischi di accrescimento sono significative. Questi dischi possono avere un diametro che va da poche centinaia di unità astronomiche a centinaia di parsec, e la materia può superare la massa dell'oggetto centrale di 1-2 ordini di grandezza. Inoltre, la struttura termica di questi dischi può raggiungere milioni di Kelvin, il che aumenta ulteriormente la complessità delle simulazioni.

Il profilo di radiazione dei dischi di accrescimento, responsabile della loro luminosità, è composto dalla radiazione proveniente da molti anelli a diverse temperature e spazia dagli infrarossi ai raggi X duri. Ciò rende necessario confrontare le simulazioni con misurazioni reali per evitare potenziali artefatti computazionali.

Il modello del tornado d’acqua potrebbe aiutare ad alleviare alcune di queste difficoltà e rappresenta un approccio promettente allo studio dei processi nei dischi di formazione dei pianeti. Gli scienziati sperano di apportare modifiche per migliorare ulteriormente la precisione, il che potrebbe avere implicazioni di vasta portata per l’astronomia.

Oltre ai ricercatori dell'Università di Greifswald, al progetto partecipano anche diversi scienziati dell'MPIA. Mario Flock, che guida un gruppo di lavoro presso MPIA, ha ricevuto un Consolidator Grant dell'ERC per un progetto di studio dei sistemi planetari emergenti, sottolineando l'importanza di questa ricerca.

Ulteriori dettagli sui dischi di accrescimento e sulle loro proprietà possono essere trovati nei rapporti completi di Cosmo indiretto così come negli approfondimenti di Università di Greifswald.