Il telescopio spaziale Hubble ha scattato, nella luce visibile, la immagine più particolareggiata di uno stretto anello di polvere attorno alla vicina stella Fomalhaut (HD 216956), immagine che offre la prova più forte che probabilmente un pianeta non visto possa avere una influenza gravitazionale sull’anello.
Hubble ha mostrato senza equivoci che il centro dell’anello è lontano dalla stella un buon 2,3 miliardi di kilometri (15 unità astronomiche). Questa distanza è uguale a circa metà del diametro del nostro sistema solare. Gli astronomi affermano che la spiegazione più plausibile è il fatto che un pianeta non visto e che si muove in una orbita ellittica stia modificando la forma dell’anello con la sua attrazione gravitazionale. Questo anello dalla strana forma geometrica, inclinato obliquamente verso la Terra, non sarebbe così spostato, se fosse influenzato solo dall’attrazione gravitazionale di Fomalhaut.
Uno spostamento del centro dell’anello dalla stella era stato previsto da osservazioni precedenti e a lunghezze d’onda maggiori, dai telescopi Submillimeter di Mauna Kea, Hawaii, allo Spitzer Space Telescope, del Caltech’s Submillimeter Observatory e con l’applicazione di modelli teorici e assunti fisici. Adesso le immagini nitide di Hubble rivelano direttamente lo spostamento dell’anello da Fomalhaut.
Queste nuove osservazioni sono la prova che almeno un oggetto mai visto con massa simile ad un pianeta stia orbitando attorno alla stella. Hubble avrebbe subito scovato un corpo più grande di un pianeta, come ad esempio una nana bruna. "Le nostre nuove immagini da Hubble confermano quelle ipotesi precedenti circa un pianeta che disturbasse l’anello" ha detto Paul Kalas della University of California a Berkeley. L’anello è simile alla Fascia di Kuiper del nostro sistema solare: una grande riserva di materiale ghiacciato, avanzato dalla formazione dei pianeti del nostro sistema solare, una vasta riserva di materiale ghiacciato avanzato dalla formazione dei pianeti del nostro sistema solare.
Solo Hubble ha la splendida risoluzione ottica per capire se il bordo interno dell’anello è più affilato di quello esterno, un indizio che l’oggetto stia raccattando materiale per via della forza di gravità, come un aratro che spazza via la neve. Un altro classico segno della influenza del pianeta è la larghezza relativamente piccola dell’anello, circa 2.3 miliardi di miglia (25 unità astronomiche). Se non ci fosse un oggetto che per forza di gravità tiene il materiale dell’anello unito, dicono gli astronomi, le particelle si diffonderebbero in una fascia molto più larga.
"Quello che vediamo in questo anello è simile a quello che si vede nelle immagini di uno degli anelli di Saturno, forniteci dalla navicella spaziale Cassini. In quelle immagini le lune di Saturno stanno "raggruppando" il materiale dell’anello e impedendo che si disperda" dice Kalas.
Il presunto pianeta potrebbe orbitare molto distante da Fomalhaut, dentro il margine interno dell’anello di polvere, tra 8 e 10 miliardi di kilometri (da 50 a 70 unità astronomiche) dalla stella. L’anello è a 20 miliardi di kilometri (133 unità astronomiche) da Fomalhaut, che è molto più lontano di quanto il nostro pianeta Plutone, il più esterno, lo sia dal Sole. Queste osservazioni di Hubble non rilevano direttamente l’ipotetico pianeta, così gli astronomi non possono misurarne la massa. Per fare una stima della massa del pianeta faranno invece delle simulazioni al computer sulle dinamiche dell’anello.
Fomalhaut, una stella di 200-milioni di anni, è solo un bambino paragonato al nostro Sole, vecchio di 4.5 miliardi di anni. Posto a 25 anni luce di distanza dal Sole, nella costellazione del Pesce Australe (il pesce del Sud), l’anello di Fomalhaut è vecchio dieci volte di più dei dischi di detriti già visti attorno alle stelle AU Microscopii e Beta Pictoris, dove i pianeti si stanno ancora formando. Se il nostro sistema solare può essere di esempio, i pianeti si sarebbero formati attorno a Fomalhaut entro 10 milioni di anni dalla nascita della stella.
Le immagini di Hubble danno anche un’occhiata alla regione esterna dei pianeti attorno ad una stella diversa dal sole. Molti dei 100 e più pianeti visti oltre il nostro sistema solare orbitano vicino alle proprie stelle. La maggiore parte delle tecniche che si usano adesso per trovare i pianeti favoriscono la scoperta di pianeti che siano vicini alle loro stelle.
"La grandezza dell’anello di polvere di Fomalhaut’ suggerisce che non tutti i sistemi planetari si formino ed evolvano allo stesso modo – l’architettura dei pianeti può essere ben differente da stella a stella" ha spiegato Kalas "mentre l’anello di Fomalhaut è analogo alla fascia di Kuiper, il suo diametro è quattro volte più grande".
Gli astronomi hanno usato il coronografo della Advanced Camera for Surveys’ (ACS), a bordo di Hubble, per bloccare la luminosità della stella, in modo da vedere i particolari nel pallido anello.
"Il coronografo della ACS fornisce immagini con un forte contrasto e ci permette di vedere la struttura dell’anello contro il riverbero estremamente luminoso di Fomalhaut" ha detto Clampton "Attualmente non è possibile fare questa osservazione nelle lunghezze d’onda del visibile senza il telescopio spaziale Hubble. Il fatto che siamo riusciti a vederlo con Hubble è stato inaspettato, ma impressionante".
Kalas e i suoi collaboratori hanno usato Hubble durante un periodo di cinque mesi nel 2004 – il 17 Maggio , il 2 Agosto e il 27 Ottobre – per mappare la struttura dell’anello. Un lato dell’anello deve essere ancora ripreso, perché si estende oltre il campo visivo della ACS. Gli astronomi useranno ancora Hubble questa estate, per mappare l’intero anello. Si aspettano che i dati ulteriori da Hubble rivelino se l’anello ha o meno qualche interruzione, che potrebbe essere stata provocata dalla forza gravitazionale di un corpo non visto. Esposizioni più lunghe e più approfondite potrebbero mostrare se l’anello ha un diametro ancora superiore a quello che si vede correntemente. Inoltre gli astronomi misureranno i colori dell’anello per determinare le sue proprietà fisiche, compresa la sua composizione.
Le precedenti mappe di emissione termica di Fomalhaut avevano mostrato che un lato dell’anello era più caldo dell’altro, il che implicava che l’anello fosse spostato dal centro di circa la metà della distanza misurata da Hubble. Questa differenza potrebbe essere spiegata dal fatto che le immagini della struttura dell’anello, fatte dall’ ACS di Hubble, sono 100 volte più nitide delle osservazioni fatte a lunghezze d’onda maggiori e perciò, danno risultati più accurati. Oppure la discrepanza può significare che la grandezza dell’anello sembra differente ad altre lunghezze d’onda.
L’anello di polvere di Fomalhaut è stato scoperto nelle osservazioni fatte dalla Infrared Astronomical Satellite (IRAS). della NASA nel 1983. Kalas ha affermato che il sistema di Fomalhaut è un obiettivo obbligatorio per i futuri telescopi, come il James Webb Space Telescope e il Terrestrial Planet Finder.