Webb rileva il vapore acqueo nella zona di formazione del pianeta roccioso

Nuove misurazioni del Mid-InfraRed Instrument (MIRI) del James Webb Space Telescope della NASA/ESA/CSA hanno rilevato il vapore acqueo nel disco interno del sistema PDS 70, situato a 370 anni luce di distanza. Si tratta del primo rilevamento di acqua nella regione abitabile di un disco già noto per ospitare due o più protopianeti.

L’acqua è essenziale per la vita così come la conosciamo. Tuttavia, gli scienziati discutono su come abbia raggiunto la Terra e se gli stessi processi possano interessare anche altri esopianeti rocciosi in orbita attorno a stelle lontane.

Nuove intuizioni potrebbero provenire dal sistema PDS 70, che ospita un disco interno e uno esterno separati da uno spazio di otto miliardi di chilometri, all’interno dei quali si trovano due noti pianeti giganti gassosi. Il MIRI ha rilevato il vapore acqueo nel disco interno del sistema a distanze inferiori a 160 milioni di chilometri dalla stella, nella regione in cui potrebbero formarsi pianeti rocciosi e terrestri (la Terra orbita a 150 milioni di chilometri dal nostro Sole).

“Abbiamo visto l’acqua in altri dischi, ma mai così vicino e in un sistema in formazione. Di certo non avremmo potuto farlo prima di Webb”, ha affermato l’autrice principale dello studio Giulia Perotti del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg, in Germania.

” e’ una scoperta estremamente eccitante perchè sotto indagine c’è la regione in cui si formano tipicamente pianeti rocciosi simili alla Terra “, ha aggiunto il direttore dell’MPIA Thomas Henning, coautore dell’articolo. Henning è il ricercatore co-principale del MIRI (Mid-InfraRed Instrument) di Webb, che ha effettuato il rilevamento, e il ricercatore principale del programma MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) che ha raccolto i dati.

Un ambiente umido per la formazione di pianeti

PDS 70 è una stella di tipo K, più fredda del nostro Sole, e si stima che abbia 5,4 milioni di anni quindi diciamo relativamente anziana rispetto ai sistemi con dischi planetari, anche per questo la scoperta del vapore acqueo è sorprendente.

Nel corso del tempo, il contenuto di gas e polvere dei dischi che formano i pianeti diminuisce, sia a causa della radiazione e dei venti emessi dalla stella centrale che rimuovono tale materiale, sia perchè la polvere si trasforma in oggetti più grandi che alla fine formano pianeti. Poiché gli studi precedenti non sono riusciti a rilevare l’acqua nelle regioni centrali di dischi di età simile, gli astronomi sospettavano che potesse non sopravvivere all’impatto con la radiazione stellare, portando a un ambiente secco per la formazione di pianeti rocciosi.

Gli astronomi non hanno ancora rilevato la formazione di pianeti all’interno del disco di PDS 70. Tuttavia, vedono le materie prime per costruire mondi rocciosi, sotto forma di silicati. La rilevazione del vapore acqueo implica che se i pianeti rocciosi si stanno formando lì, avranno acqua a loro disposizione fin dall’inizio.

“ Troviamo una quantità relativamente grande di piccoli granelli di polvere. In combinazione con il nostro rilevamento del vapore acqueo, il disco interno è un luogo molto eccitante “, ha affermato il coautore Rens Waters della Radboud University nei Paesi Bassi.

Qual è l’origine dell’acqua?

La scoperta solleva la questione della provenienza dell’acqua. Il team di MINDS ha preso in considerazione due diversi scenari per spiegare la loro scoperta.

Una possibilità è che le molecole d’acqua si stiano formando sul posto, dove le rileviamo, quando gli atomi di idrogeno e ossigeno si combinano. Una seconda possibilità è che le particelle di polvere ricoperte di ghiaccio vengano trasportate dal disco esterno freddo al disco interno caldo, dove il ghiaccio d’acqua sublima e si trasforma in vapore. Un tale sistema di trasporto sarebbe sorprendente, poiché la polvere dovrebbe attraversare l’ampio varco scavato dai due pianeti giganti.

Un’altra questione sollevata dalla scoperta è come l’acqua possa sopravvivere così vicino alla stella, dove la luce ultravioletta della stella dovrebbe rompere i legami fra le molecole. Molto probabilmente, il materiale circostante, come polvere e altre molecole d’acqua, funge da scudo protettivo. Di conseguenza, l’acqua rilevata vicino a PDS 70 potrebbe sopravvivere alla distruzione.

Infine, il team utilizzerà due degli altri strumenti di Webb, la Near-InfraRed Camera ( NIRCam ) e il Near-InfraRed Spectrograph ( NIRSpec ) per studiare il sistema PDS 70 nel tentativo di ottenerne una comprensione ancora maggiore.

Fonte: ESA/Webb