Anche i pianeti simili alla Terra si formano in condizioni estreme
Con il Telescopio spaziale James Webb (JWST) Ora è possibile per la prima volta esaminare la regione interna dei dischi protoplanetari nella regione di formazione stellare molto massiccia, e quindi la regione in cui si suppone che si formino pianeti simili alla Terra. Il risultato: nonostante le condizioni estreme, questi pianeti sembrano formarsi anche lì.
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Rappresentazione artistica di una regione di formazione stellare massiccia con il disco di formazione planetaria XUE-1 in primo piano. L’area è bagnata dalla radiazione ultravioletta delle stelle massicce, una delle quali può essere vista nell’angolo in alto a sinistra. La struttura vicino al disco rappresenta le particelle e la polvere che i ricercatori hanno trovato nelle nuove osservazioni ora pubblicate. |
Il risultato ora presentato dalle osservazioni con Telescopio spaziale James Webb (JWST) è una buona notizia per i pianeti simili alla Terra e per la vita nell’universo: tali pianeti possono chiaramente formarsi in un’ampia gamma di condizioni. Gli astronomi hanno scoperto molecole contenenti acqua e carbonio in un disco di gas e polvere attorno a una giovane stella simile al Sole situata in una delle regioni più difficili della nostra galassia.
Dischi di questo tipo attorno alle stelle appena formate sono i luoghi in cui si formano i pianeti. Per questo motivo vengono chiamati anche dischi protoplanetari. Un team di ricercatori guidati da Mara C. Ramírez-Taños del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb per osservare la regione interna di tale disco, la parte che tipicamente consiste in una forma simile alla Terra, e i pianeti: pianeti con atmosfere sottili che circondano un pianeta palla di roccia. Il disco, che il team ha chiamato XUE-1, è esposto a intense radiazioni ultraviolette provenienti dalle stelle calde e massicce circostanti in quella regione. Ma anche in questo ambiente ostile, le osservazioni hanno rivelato acqua e semplici molecole organiche. “Questo risultato è inaspettato ed entusiasmante! Mostra che anche negli ambienti più estremi della nostra galassia esistono le condizioni per la formazione di pianeti simili alla Terra e gli ingredienti per la vita”, afferma Ramirez-Taños.
Le nuove osservazioni sono le prime nel loro genere, poiché le precedenti osservazioni dettagliate dei dischi protoplanetari erano limitate alle regioni di formazione stellare relativamente vicine a noi, ma che non contengono stelle massicce. Le regioni di formazione stellare massiccia sono qualcosa di completamente diverso: molte stelle si formano lì più o meno nello stesso periodo, comprese alcune stelle molto massicce rare ma estremamente luminose. Durante l'”età dell’oro” della formazione stellare nell’universo, circa dieci miliardi di anni fa, la maggior parte della formazione stellare avveniva in ammassi così massicci. Nel complesso, più della metà delle stelle del nostro universo – incluso il nostro Sole – sono nate in massicce regioni di formazione stellare, insieme ai loro pianeti. Tuttavia, fino ad ora, non si sapeva nulla sugli effetti di tali ambienti inospitali sull’interno dei dischi dove è probabile che si formino pianeti terrestri.
Le stelle massicce sono necessariamente molto luminose ed emettono grandi quantità di radiazioni ultraviolette ad alta energia. È una questione aperta se questa intensa radiazione possa interferire o addirittura impedire in gran parte la formazione di pianeti simili alla Terra attorno a stelle simili al Sole. Se così fosse, non sarebbe impossibile, ma molto raro, che pianeti delle dimensioni della Terra si formino in ammassi stellari così massicci. Una serie di considerazioni vanno esattamente in questa direzione: ad esempio, la radiazione ultravioletta delle stelle massicce spinge il gas nelle regioni del disco esterno l’una dall’altra. Ciò a sua volta impedisce la crescita e il movimento delle particelle di polvere all’interno del pezzo. Queste particelle di polvere sono ora importanti elementi costitutivi per i pianeti delle dimensioni della Terra (così come i nuclei di pianeti giganti come Giove o Saturno). In questo modo, la radiazione ultravioletta può ridurre significativamente la possibilità che si formino pianeti delle dimensioni della Terra.
Le osservazioni precedenti non sono state sufficienti per rispondere a questa domanda. Nel mondo di oggi, le regioni di formazione stellare massiccia sono relativamente rare, e anche le regioni più vicine a noi sono molto lontane. Fino a poco tempo fa non c’era modo di osservare con sufficiente precisione piccoli dischi attorno a stelle simili al Sole. I pochi dischi protoplanetari che sono stati abbastanza vicini da poterli osservare in dettaglio si trovano tutti in regioni tranquille di formazione stellare. Lì manca l’intensa radiazione ultravioletta delle stelle massicce; Pertanto, la questione dei suoi effetti dannosi non può essere risolta monitorando tali aree tranquille.
L’operazione del James Webb Space Telescope (JWST) ha cambiato radicalmente la situazione. Una volta che il telescopio è diventato disponibile per le osservazioni scientifiche, la collaborazione Ramírez-Taños e XUE (XUE sta per “Extreme Ultraviolet Environments”) è riuscita a osservare la regione di formazione stellare di NGC 6357. A una distanza di 5.500 anni luce dalla Terra, questa è una delle regioni di formazione stellare più vicine a Enorme. È anche l’obiettivo di osservazione più promettente per rispondere alla domanda sulla possibile influenza delle radiazioni ultraviolette sull’interno del disco: NGC 6357 contiene circa una dozzina di stelle luminose e massicce che rendono visibili nello spazio alcuni dischi che formano pianeti. L’area è stata esposta a intense radiazioni ultraviolette per gran parte della sua esistenza. Anche la diversità è un fattore importante: l’area contiene un gran numero di dischi, alcuni esposti a più radiazioni e altri meno.
“Se l’intensa radiazione complica le condizioni per la formazione dei pianeti all’interno dei dischi protoplanetari, allora NGC 6357 è il luogo in cui dovremmo vedere questo effetto”, afferma Arjan Beck dell’Università di Stoccolma. I dati osservativi che vengono registrati in questo caso sono i cosiddetti spettri, cioè la scomposizione della luce come un arcobaleno che consente di stimare la presenza di determinate molecole nell’area osservata. Con loro sorpresa, Ramirez-Taños e i suoi colleghi hanno scoperto che almeno uno dei dischi di NGC 6357, XUE-1, non era essenzialmente diverso dalle sue controparti di piccola massa in termini di presenza (e proprietà) di particelle chiave nel disco. galassia. Le regioni del disco interno sono regioni di formazione stellare.
“Abbiamo trovato abbondanza di acqua, monossido di carbonio, anidride carbonica, acido cianidrico e acetilene nelle regioni più profonde di XUE-1”, afferma Ramirez-Taños. “Ciò fornisce informazioni preziose su come avrebbero potuto essere le atmosfere originali dei risultanti pianeti simili alla Terra”. I ricercatori hanno anche trovato polvere di silicato in quantità simili a quelle trovate nelle regioni di formazione stellare di piccola massa. Questa è la prima volta che tali molecole vengono scoperte in condizioni così estreme.
Queste osservazioni sono una buona notizia per i pianeti simili alla Terra e per la vita nell’universo in generale: a quanto pare, anche nelle regioni di formazione stellare più estreme, pianeti rocciosi simili alla Terra possono formarsi all’interno dei dischi protoplanetari attorno a stelle simili al Sole. In modo simile a quelli che si trovano nelle aree più tranquille e massicce. Le corrispondenti regioni del disco sono inoltre ricche di acqua, elemento essenziale per la vita come la conosciamo. I ricercatori non sono in grado di determinare da un singolo disco se ciò porta alla formazione di un gran numero di pianeti simili alla Terra in tali ambienti. La collaborazione XUE ora fa un ulteriore passo avanti nelle sue osservazioni: con l’indagine di JWST su 14 dischi aggiuntivi in diverse parti di NGC 6357, attraverso la quale i ricercatori dovrebbero fare un grande passo avanti verso la risposta alla domanda sul numero totale di pianeti simili alla Terra. .
I risultati sono stati ora pubblicati sulla rivista specializzata Lettere del diario astrofisico pubblicato.
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