[:it]Una dispersione più rapida per i dischi protoplanetari a bassa metallicità. Lo studio: ” Dispersal timescale of protoplanetary disks in the low-metallicity young cluster Dolidze 25″ di M. G. Guarcello pubblicato su A&A[:en]A rapid dispersion for protoplanetary disks in low metallicity. The study: ” Dispersal timescale of protoplanetary disks in the low-metallicity young cluster Dolidze 25″ of M. G. Guarcello recently appeared on A&A[:]
[:it]I dischi protoplanetari sono strutture a disco da cui si formano i sistemi planetari, e che caratterizzano le stelle di piccola massa tipicamente più giovani di 10 milioni di anni, dette “stelle di pre-sequenza“. Negli ultimi anni, la comunità scientifica ha rivolto una grande attenzione allo studio dell’evoluzione e della dispersione dei dischi protoplanetari. Questo per merito di strumenti come ALMA che, grazie ad una risoluzione angolare senza precedenti, hanno permesso di osservare molti dischi protoplanetari con un grande dettaglio spaziale, ed anche grazie all’evidenza, ottenuta in questi ultimi anni di ricerca sugli esopianeti, che la presenza di pianeti è una caratteristica comune tra le stelle della nostra Galassia.
Negli ultimi decenni diversi autori hanno stimato il numero di stelle con dischi protoplanetari associati ad ammassi stellari con età diverse. Grazie a questi studi, sappiamo che i dischi si disperdono rapidamente: in ammassi stellari di 5 milioni di anni la frazione di stelle con disco è tipicamente molto bassa. Questo ovviamente pone un importante limite superiore ai tempi in cui una stella può formare un sistema planetario. Inoltre, alcuni studi hanno anche dimostrato che in determinati ambienti di formazione stellare i dischi possono essere disperdersi ancora più rapidamente, tanto da non permettergli di formare pianeti. Si tratta principalmente di ambienti caratterizzati da intensi campi locali di radiazione UV, emessi da ricche popolazioni di stelle massicce, e/o da alte densità stellari. Ambienti con queste caratteristiche sono tipici delle regioni centrali degli ammassi stellari mediamente massicci, come NGC 6611, l’ammasso stellare nella Nebulosa dell’Aquila, ed associazioni OB più popolate, come Cygnus OB2.
I tempi di dispersione dei dischi protoplanetari possono dipendere anche dalla metallicità dell’ambiente in cui si sono formati, ossia dall’abbondanza di elementi chimici più pesanti di idrogeno ed elio. Dall’abbondanza di elementi pesanti, infatti, dipendono diverse proprietà dei dischi, come la quantità di polveri presenti e l’opacità del materiale nel disco, ossia la capacità di assorbire la radiazione esterna, proprietà che possono essere importanti nel determinare i tempi di dispersione dei dischi. Tali ambienti però sono tipicamente lontani, e quindi difficili da studiare. Un’eccezione a questa regola è l’ammasso stellare giovane (circa 1 milione di anni) Dolidze 25, alla distanza di circa 15000 anni luce da noi, caratterizzato da una metallicità bassa. Studiando dati d’archivio in banda ottica ed infrarossa ed osservazioni ai raggi X ottenute con il satellite della NASA Chandra, il team guidato dall’astrofisico M. G. Guarcello (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha identificato 1091 stelle associate all’ammasso stellare, determinandone i parametri stellari e calcolando che circa il 34% delle stelle di Dolidze 25 ha ancora un disco protoplanetario. Se confrontata con ammassi stellari della stessa età, questa frazione risulta essere significativamente bassa, e confrontabile con quelle regioni di formazione stellare dove i dischi sono dispersi più rapidamente a causa delle proprietà dell’ambiente circostante. Questo risultato indica quindi che i tempi di dispersione dei dischi protoplanetari, ed in generale i tempi disponibili per formare pianeti, siano più rapidi in ambienti a bassa metallicità: un risultato importante se si considera che la metallicità della Galassia dipende sia dalla distanza dal centro galattico che dall’epoca considerata. Lo studio è descritto nell’articolo: “Dispersal timescale of protoplanetary disks in the low-metallicity young cluster Dolidze 25“, recentemente pubblicato dalla rivista Astronomy & Astrophysics.
La figura (cliccare qui per visualizzare l’immagine interamente) mostra la frazione di stelle associate a 58 ammassi stellari di varia età che ancora ospita un disco protoplanetario, in funzione dell’età dell’ammasso. Gli ammassi entro 3300 anni luce di distanza dal Sole sono segnati con cerchi neri, ammassi con una ricca popolazione di stelle massicce con cerchi rossi, ambienti a bassa metallicità con cerchi verdi. La frazione di Dolidze 25 è segnata con un simbolo a stella.
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce) ( youtube)
Iscriviti al canale Youtube dell’Osservatorio Astronomico di Palermo[:en]Protoplanetary disks are disk-like structures that are found in low-mass stars younger than 10 million of years, typically called “pre-main sequence stars”. These disks are also the sites where planets formation occurs. In the last years, scientists have devoted a large effort to study the evolution and dispersion of protoplanetary disks. This has been possible also thanks to facilities such as ALMA which, thanks to an unprecedented angular resolution, have produces detailed images of several nearby protoplanetary disks. Besides, thanks to the development of the exoplanetary science, we understood that the presence of planets is a common property in the stars of our Galaxy.
In the last decades several authors have calculated the fraction of stars with protoplanetary disks in stellar clusters with different ages. Thanks to these studies, we know that disks disperse quite rapidly: in stellar clusters as old as 5 million years the fraction of stars still hosting a disk is quite low. This evidence set an important upper limit to the time available for planets formation. Besides, several studies demonstrated that in given star-forming environments disks can disperse even quicker, and that in the most extreme cases planets may not have enough time to form. This occurs in environments with an intense local UV field, produced by a rich population of massive stars, or characterized by high stellar density. These properties are typical of the cores of intermediate massive clusters, such as NGC 6611, the cluster in the well known Eagle Nebula, or highly populated OB associations, such as Cygnus OB2.
Dispersal timescales of protoplanetary disks may also depend on the metallicity of the star-forming environment, which is the abundance of elements heavier than hydrogen and helium. Several disk properties, in fact, are set also by metallicity, such as the abundance of dust grains and the opacity, which is the capability of absorbing stellar radiation. However, these environments are typically at large distances, and thus difficult to study. The exception to this is the young (about 1 million year old) stellar cluster Dolidze 25, about 15000 light years from us, which is characterized by low metallicity. From the analysis of archival optical and infrared data, together with a specific X-ray observations obtained with the NASA satellite Chandra, the team led by M. G. Guarcello (INAF – Astronomical Observatory of Palermo) identified 1091 stars associated with Dolidze 25, and calculated that about 34% of these stars still hosts a disk. This fraction is quite low if compared with that observed in coeval low-mass clusters, being actually similar to the values observed in clusters where disks are rapidly dispersed because of the surrounding environment. This result is quite important, since it suggests that disks lifetime may depend on metallicity, which, in turn, changes in our Galaxy both as a function of the distance from the Galactic center, and from the epoch. The study is described in the paper: “Dispersal timescale of protoplanetary disks in the low-metallicity young cluster Dolidze 25“, recently appeared on Astronomy & Astrophysics.
The figure (click here to visualize the entire image) shows the fraction of stars with disks in 58 stellar clusters with age between 0 and 10 million of years, as a function of cluster age. The clusters closer than 3300 light years from the Sun are marked with large black circles, those rich of massive stars with red dots, those with extremely low metallicity with green circles. The fraction observed in Dolidze 25 is marked with a star symbol.
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