Evoluzione temporale di dischi protoplanetari: principali processi fisici

Attorno alla maggior parte delle stelle osservate in ammassi molto giovani esistono del- le strutture di gas e polvere discoidali: sono i dischi protoplanetari. Queste strutture si formano in seguito al collasso gravitazionale di una nube molecolare grazie alla legge di conservazione del momento angolare. La prima parte di questa tesi analizza le grandezze fisiche che caratterizzano un disco protoplanetario sono fondamentali per conoscerne l'evoluzione. Oltre a proprietà come la massa, il raggio, la densità superficiale o la composizione chimica, assumono un'impor- tanza relativamente alta anche le caratteristiche della stella centrale e i fattori ambientali, come la presenza di stelle esterni molto luminose o la metallicità della nube iniziale: tutti questi elementi determinano i tempi di vita di un disco protoplanetario. Successivamente, nella seconda parte di questa tesi vengono trattati alcuni dei meccanismi che guidano l'evoluzione di un disco trasportano momento angolare, ridistribuendolo all'in- terno e favorendo il processo di accrescimento della stella centrale oppure trasportandolo verso l'esterno e provocandone la dispersione. Tra questi processi vi sono l'autogravità, che può comportare la frammentazione del disco, e le instabilità magnetorotazionali che, favo- rendo l'instaurarsi di turbolenze magnetoidrodinamiche, trasportano il momento angolare verso l'esterno. Fattori di minore importanza sono le instabilità barocline e la convezione. Esistono inoltre altri meccanismi evolutivi che non riguardano il trasporto del momento angolare: la fotoevaporazione, che tipicamente disperde il gas nelle zone piùu esterne del disco; la crescita dei grani di polvere e la formazione di planetesimi, oltre a fenomeni di accrescimento molto rapidi (outbursts). In conclusione si può affermare che non esista un meccanismo che domini rispetto agli altri, nè tra i fenomeni che trasportano il momento angolare nè tra gli altri. La dinamica e l'evoluzione di un disco protoplanetario sono il risultato di processi fisici molto diversi tra loro, che possono interagire o meno tra di loro; anche i fattori ambientali possono essere completamente diversi a seconda delle zone della galassia in cui si formano gli ammassi stellari e della posizione stessa all'interna dell'ammasso. Ne risulta che ogni disco ha una propria evoluzione, ma molti aspetti sono comuni e at- tualmente si cerca di costruire, se possibile, una teoria unifcatrice. Gli studi di queste strutture sono ancora agli esordi, essendo le osservazioni piuttosto recenti, e futuri svi- luppi e ricerche potrebbero fornire nuove teorie sulla formazione e l'evoluzione dei dischi, fondamentale per capire la formazione dei pianeti extrasolari.