Utilizzando il James Webb, un team internazionale di astronomi ha trovato tracce d’acqua e di altre molecole complesse nelle regioni interne di un disco protoplanetario, XUE 1, che si trova in uno degli ambienti più estremi della nostra Galassia.

Questi risultati sono stati garantiti grazie all’alta sensibilità e risoluzione spaziale nell’infrarosso degli strumenti di Webb. Suggeriscono che le condizioni per la formazione di pianeti rocciosi possono verificarsi anche nelle regioni caratterizzate da un’intensa formazione stellare. E possibilmente, in una gamma più ampia di ambienti rispetto a quanto ipotizzato in precedenza dagli scienziati.

Lo studio rientra nel programma JWST eXtreme UV Environments (XUE), che si concentra sulla caratterizzazione dei dischi di formazione planetaria nelle regioni di formazione stellare massiccia.

I complessi di formazione stellare, e la nebulosa Aragosta

Le regioni ricche di formazione di nuove stelle sono probabilmente rappresentative dell’ambiente in cui si è formata la maggior parte dei sistemi planetari: un ambiente estremo. Comprendere il suo impatto sulla formazione dei pianeti è importante per gli scienziati, per ottenere informazioni sulla diversità delle popolazioni degli esopianeti che osserviamo e studiamo.

Il programma XUE di Webb ha analizzato un totale di 15 dischi protoplanetari, in tre diverse aree della nebulosa Aragosta. Anche detta NGC 6357, Sh2-11 o nebulosa Guerra e Pace, si tratta di 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, quindi emettono più radiazioni nell’ultravioletto (UV). Ciò può disperdere il gas del disco, fortemente irradiato dalla stella. Di conseguenza, la vita del disco può ridursi fino a un milione di anni.

Grazie al James Webb, gli astronomi possono ora studiare l’effetto della radiazione UV sulle regioni interne rocciose dei dischi protoplanetari attorno a stelle come il nostro Sole. Ma anche caratterizzare le proprietà fisiche e la composizione chimica delle regioni dei dischi in cui si formano pianeti rocciosi, usando il MIRI (Mid InfraRed Instrument) di Webb.

Il disco protoplanetario XUE 1

Questo primo studio si concentra sul disco protoplanetario XUE 1, che si trova nell’ammasso stellare Pismis 24 nel complesso di formazione stellare della nebulosa Aragosta. Solo la gamma di lunghezze d’onda e la risoluzione spettrale del MIRI hanno permesso di sondare l’inventario molecolare e le condizioni fisiche del gas caldo e della polvere, dove si stanno formando (o si formeranno in futuro) i pianeti rocciosi.

A causa della sua posizione vicino a diverse stelle massicce, 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. Il membro del team Rens Waters, della Radboud University nei Paesi Bassi, ha spiegato:

Abbiamo scoperto che il disco interno attorno a XUE 1 è notevolmente simile a quelli delle vicine regioni di formazione stellare. Abbiamo rilevato acqua e altre molecole, come monossido di carbonio, anidride carbonica, acido cianidrico e acetilene.

Il team ha anche individuato della polvere di silicato parzialmente cristallina, sulla superficie del disco. Questa e tutte le altre molecole sono considerati gli elementi costitutivi dei pianeti rocciosi. E questa è la prima volta che  molecole di questo tipo vengono rilevate in condizioni così estreme.

Una buona notizia? Sì

Questi risultati sono una buona notizia per la formazione dei pianeti rocciosi. Infatti, il team ha dimostrato che le condizioni nel disco interno assomigliano a quelle trovate nei dischi ben studiati situati nelle vicine regioni di formazione stellare, dove si formano 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.

Le successive osservazioni del programma XUE saranno cruciali per stabilire se questa ipotesi è corretta, e se si trovano altre caratteristiche comuni. XUE 1 ha mostrato che esistono condizioni per formare pianeti rocciosi anche in luoghi normalmente ostili alla loro creazione, ora tutto sta nel vedere quanto queste condizioni siano comuni.

Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui in formato pre-print.