Grazie al telescopio spaziale James Webb, un team internazionale di astronomi, guidato dai Paesi Bassi, ha realizzato la prima mappa bidimensionale del ghiaccio in un disco di polvere e gas di formazione planetaria intorno ad una giovane stella. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Il ghiaccio è importante per la formazione dei pianeti e delle comete. Grazie al ghiaccio, le particelle solide di polvere si aggregano in pezzi più grandi, da cui si formano pianeti e comete. Inoltre, gli impatti delle comete che trasportano ghiaccio hanno probabilmente contribuito in modo significativo alla quantità di acqua sulla nostra Terra, formando i suoi mari. Questo ghiaccio contiene anche atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto che sono importanti nella formazione dei mattoni molecolari della vita.
Tuttavia, il ghiaccio nei dischi di formazione planetaria non era mai stato mappato in dettaglio prima. Questo perché i telescopi terrestri sono ostacolati dalla nostra atmosfera ricca di acqua e perché altri telescopi spaziali non erano abbastanza grandi per rilevare e risolvere obiettivi così deboli. Il telescopio spaziale James Webb risolve entrambi questi problemi.
Un disco ad “hamburger”
I ricercatori hanno studiato la luce stellare della giovane stella HH 48 NE mentre passa attraverso il suo disco di formazione planetaria verso il telescopio spaziale. La stella e il disco si trovano a circa 600 anni luce dalla Terra, nella costellazione meridionale del Camaleonte. Il disco appare come un hamburger, con una zona centrale scura e due panini luminosi sopra e sotto. Nel suo percorso verso il telescopio, la luce stellare si scontra con molte molecole del disco. Questo crea spettri di assorbimento con picchi specifici per ciascuna molecola. Lo svantaggio è che al telescopio arriva poca luce, soprattutto dalla parte più densa del disco nella zona scura. Ma poiché il telescopio spaziale James Webb è più sensibile di qualsiasi altro telescopio, i bassi livelli di luce non rappresentano un problema.
I ricercatori hanno osservato picchi distinti di ghiaccio d’acqua (H2O), ghiaccio di anidride carbonica (CO2) e ghiaccio di monossido di carbonio (CO) negli spettri di assorbimento. Inoltre, hanno trovato prove di ghiaccio di ammoniaca (NH3), cianato (OCN–), solfuro di carbonile (OCS) e anidride carbonica pesante (13CO2). Uno dei risultati interessanti è stato che il ghiaccio di CO2 rilevato dai ricercatori potrebbe essere mescolato con CO2 meno volatile e ghiaccio d’acqua, permettendogli di rimanere congelato più vicino alla stella di quanto si pensasse in precedenza.
Il programma Ice Age
“La mappatura diretta del ghiaccio in un disco di formazione planetaria fornisce un input importante per studi di modellizzazione che aiutano a comprendere meglio la formazione della nostra Terra, di altri pianeti nel nostro sistema solare e attorno ad altre stelle. Con queste osservazioni, ora possiamo iniziare a fare affermazioni più solide sulla fisica e la chimica della formazione delle stelle e dei pianeti”, afferma l’autore principale dello studio Ardjan Sturm (Università di Leiden, Paesi Bassi).
“Nel 2016, abbiamo creato uno dei primi programmi di ricerca del telescopio spaziale James Webb, Ice Age. Volevamo studiare come gli elementi costitutivi ghiacciati della vita si evolvono nel viaggio dalle loro origini nelle fredde nubi interstellari alle regioni di formazione di comete dei giovani sistemi planetari. Ora i risultati stanno iniziando ad arrivare. È un momento davvero emozionante“, afferma la coautrice Melissa McClure (Università di Leiden).
Il team di Ice Age studierà spettri più estesi dello stesso disco di formazione planetaria nel prossimo futuro. Inoltre, ora sono in grado di osservare altri dischi che formano pianeti. Se la scoperta sulle miscele di ghiaccio di CO fosse confermata, ciò modificherebbe l’attuale comprensione delle composizioni planetarie, portando potenzialmente a pianeti più ricchi di carbonio più vicini alla stella.
