Vorticosi segreti nei dischi delle stellestellari dove si formano i pianeti

Comprendendo meglio la natura dei gas, gli scienziati sperano di apprendere di più riguardo al modo in cui le particelle interagiscono tra loro e si addensano per formare infine i pianeti. La sfida è quella di sviluppare dei modelli corretti per la struttura dei dischi, in modo da descrivere come densità e temperatura cambiano in base alla distanza dalla stella.

Si devono fare anche delle supposizioni riguardo alla forza del campo magnetico che è presente e alla struttura di ionizzazione del disco. Scoprire dove la temperatura potrebbe non essere abbastanza elevata da togliere elettroni da atomi e molecole è importante per riuscire a determinare dove la turbolenza sarà più energica.

La sfida affrontata nell’ambito del progetto HALLDISCS (Hall dominated turbulence in protoplanetary discs), finanziato dall’UE, era collegata a una questione tecnica riguardante le simulazioni magnetoidrodinamiche (MHD). Gli algoritmi esistenti non erano in grado di catturare la natura dell’effetto Hall.

Nei plasmi composti da molecole neutrali, ioni ed elettroni, la differenza di velocità tra specie caricate positivamente e negativamente provoca l’effetto Hall. Inoltre, la dissipazione ohmica è causata dalle collisioni tra elettroni e neutri, mentre la diffusione ambipolare dalle collisioni tra ioni e neutri.

Il team di HALLDISCS ha effettuato delle simulazioni 3D che hanno compreso tutti e tre gli effetti MHD non ideali allo scopo di studiare il ruolo dell’effetto Hall sulle dinamiche del gas nel disco. L’effetto Hall rianimava delle zone “morte” mediante la produzione di un campo magnetico unito a uno stress considerevole in ogni parte del piano mediano del disco.

Specificamente, si è scoperto che il flusso di plasma nel piano mediano era generalmente laminare, e ciò suggerisce che la velocità con cui la polvere si deposita sia alta. Questi risultati mettono in discussione i modelli contemporanei di un accrescimento stratificato e dimostrano che l’effetto Hall deve essere preso in considerazione per ottenere dei risultati corretti anche dal punto di vista qualitativo.

Mettendo a confronto le osservazioni con le previsioni teoriche, gli scienziati di HALLDISCS sperano di essere in grado di verificare nei prossimi anni le loro conoscenze relative a come funziona l’accrescimento del disco.