Un team internazionale di astronomi ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb di NASA/ESA/CSA per fornire la prima osservazione dell’acqua e di altre molecole nelle regioni interne di un disco che formano pianeti rocciosi in uno degli ambienti più estremi della nostra galassia. Questi risultati suggeriscono che le condizioni per la formazione di pianeti rocciosi, tipicamente presenti nei dischi delle regioni di formazione stellare di piccola massa, possono verificarsi anche nelle regioni di formazione stellare massiccia e possibilmente in una gamma più ampia di ambienti.
Questi sono i primi risultati del programma eXtreme UV Environments (XUE) del James Webb Space Telescope, che si concentra sulla caratterizzazione dei dischi di formazione planetaria nelle regioni di formazione stellare massiccia. Queste regioni sono probabilmente rappresentative dell’ambiente in cui si è formata la maggior parte dei sistemi planetari. Comprendere l’impatto dell’ambiente sulla formazione dei pianeti è importante per gli scienziati per ottenere informazioni sulla diversità delle popolazioni degli esopianeti osservate.
Il programma XUE prende di mira un totale di 15 dischi in tre aree della Nebulosa Aragosta (nota anche come NGC 6357), una grande nebulosa a emissione a circa 5500 anni luce dalla Terra nella costellazione dello Scorpione. La Nebulosa Aragosta è uno dei complessi di formazione stellare massiccia più giovani e vicini e ospita alcune delle stelle più massicce della nostra galassia. Le stelle massicce sono più calde e quindi emettono più radiazioni ultraviolette (UV). Ciò può disperdere il gas, riducendo la durata prevista del disco fino a un milione di anni. Grazie a Webb, gli astronomi possono ora studiare l’effetto della radiazione UV sulle regioni interne dei dischi protoplanetari che formano pianeti rocciosi attorno a stelle come il nostro Sole. “Webb è l’unico telescopio con la risoluzione spaziale e la sensibilità necessarie per studiare i dischi di formazione planetaria nelle regioni di formazione stellare massiccia“, ha affermato María Claudia Ramírez-Tannus, responsabile del team, dell’Istituto Max Planck di astronomia in Germania.
Gli astronomi mirano a caratterizzare le proprietà fisiche e la composizione chimica delle regioni dei dischi che formano pianeti rocciosi nella Nebulosa Aragosta utilizzando lo spettrometro a media risoluzione (MRS) del Mid-InfraRed Instrument (MIRI) di Webb. Questo primo risultato si concentra sul disco protoplanetario chiamato XUE 1, che si trova nell’ammasso stellare Pismis 24. “Solo la gamma di lunghezze d’onda e la risoluzione spettrale del MIRI ci consentono di sondare l’inventario molecolare e le condizioni fisiche del gas caldo e della polvere dove si formano i pianeti rocciosi”, ha affermato Arjan Bik dell’Università di Stoccolma, membro del team.
A causa della sua posizione vicino a diverse stelle massicce in NGC6357, gli scienziati si aspettano che XUE 1 sia stato costantemente esposto a un elevato campo di radiazioni ultraviolette per tutta la sua vita. Tuttavia, in questo ambiente estremo il team ha comunque rilevato una serie di molecole che costituiscono gli elementi costitutivi dei pianeti rocciosi. “Abbiamo scoperto che il disco interno attorno a XUE 1 è notevolmente simile a quelli delle vicine regioni di formazione stellare”, ha affermato Rens Waters, membro del team, della Radboud University nei Paesi Bassi. “Abbiamo rilevato acqua e altre molecole come monossido di carbonio, anidride carbonica, acido cianidrico e acetilene. Tuttavia, l’emissione rilevata era più debole di quanto previsto da alcuni modelli. Ciò potrebbe implicare un piccolo raggio del disco esterno”. “Siamo rimasti sorpresi ed emozionati perché questa è la prima volta che queste molecole vengono rilevate in condizioni così estreme“, ha aggiunto Lars Cuijpers della Radboud University.
Il team ha anche rilevato piccola polvere di silicato parzialmente cristallina sulla superficie del disco. Questi sono considerati gli elementi costitutivi dei pianeti rocciosi.
Questi risultati sono una buona notizia per la formazione dei pianeti rocciosi, poiché il team scientifico scopre che le condizioni nel disco interno assomigliano a quelle trovate nei dischi ben studiati situati nelle vicine regioni di formazione stellare, dove si formano solo stelle di piccola massa. Ciò suggerisce che i pianeti rocciosi possono formarsi in una gamma di ambienti molto più ampia di quanto si credesse in precedenza.
Il team rileva che le rimanenti osservazioni del programma XUE sono cruciali per stabilire quanto siano comuni queste condizioni. “XUE1 ci mostra che esistono le condizioni per formare pianeti rocciosi, quindi il prossimo passo è verificare quanto ciò sia comune”, afferma Ramírez-Tannus. “Osserveremo altri dischi nella stessa regione per determinare la frequenza con cui queste condizioni possono essere osservate”.
Questi risultati sono stati pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal.
