Immagine ottenuta da osservazioni del radiointerferometro ALMA, che mostra il vapore acqueo nei toni del blu all'interno di un disco protoplanetario attorno a una giovane stella. Vicino al centro del disco, l'ambiente è più caldo e il gas più luminoso. Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Facchini et al.
La molecola d’acqua è una delle specie molecolari più importanti dell’intero Universo. Essendo un solvente estremamente efficiente, l’acqua ha avuto un ruolo chiave nella nascita della vita come la conosciamo sul nostro pianeta.
Sulla rilevazione di questa particolare specie molecolare si focalizza la caratterizzazione chimica delle atmosfere esoplanetarie. E non solo, perché l’acqua gioca un ruolo fondamentale anche nella fisica della formazione dei sistemi planetari, per la sua elevatissima abbondanza sia in forma gassosa che ghiacciata.
Di recente, utilizzando il radiointerferometro ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) dell’ESO, un team guidato da ricercatori italiani ha trovato e caratterizzato il vapore acqueo nel disco di materiale che circonda una giovane stella, HL Tauri, esattamente dove potrebbero formarsi i pianeti. Questa è la prima volta che la distribuzione dell’acqua viene mappata in un disco stabile e freddo, il tipo di disco che offre le condizioni più favorevoli alla formazione di pianeti intorno alle stelle.
HL Tauri è una stella giovane e simile al Sole, situata a 450 anni luce di distanza dalla Terra, nella costellazione del Toro. Le osservazioni effettuate con ALMA hanno permesso ai ricercatori di ottenere immagini dettagliate e risolvere spazialmente il vapore acqueo nel disco di HL Tauri, nonostante la sua distanza.
Osservare l’acqua con un telescopio da terra non è un’impresa da poco, infatti l’abbondante vapore acqueo nell’atmosfera terrestre degrada i segnali astronomici. Attualmente, ALMA è l’unica struttura che abbiamo a essere in grado di compiere un’impresa come questa.
Le nuove osservazioni hanno utilizzato i ricevitori di Banda 5 e Banda 7 installati su ALMA. Sono stati sviluppati in Europa, a Chalmers/NOVA (Netherlands Research School for Astronomy) e IRAM (Institut de RadioAstronomie Millimétrique), rispettivamente, con il coinvolgimento dell’ESO. Il ricevitore in Banda 5 ha ampliato ALMA in una nuova gamma di frequenze specifiche per trovare l’acqua nell’Universo locale e produrne una mappatura.
In questo studio, in particolar modo, i ricercatori hanno osservato tre righe spettrali dell’acqua a cavallo dei due intervalli di frequenza del ricevitore, per mapparla a temperature diverse. In questo modo, è stato possibile determinare come l’acqua è distribuita in diverse regioni del disco protoplanetario.
Le osservazioni di ALMA rivelano una quantità di acqua pari ad almeno tre volte quella contenuta in tutti gli oceani della Terra nella regione più interna del disco di HL Tauri. In particolar modo, una quantità significativa di acqua è stata trovata nella regione in cui era già stata osservata una lacuna. Ovvero una regione più povera di materiale, in cui con tutta probabilità c’è un pianeta cha si sta formando.
Questa scoperta suggerisce che questo vapore acqueo potrebbe influenzare la composizione chimica dei pianeti che si formano in quelle regioni. “I nostri risultati mostrano come la presenza di acqua possa influenzare lo sviluppo di un sistema planetario. Proprio come avvenne circa 4.5 miliardi di anni fa nel Sistema Solare” ha spiegato Stefano Facchini dell’Università Statale di Milano, che ha guidato lo studio.
Sicuramente i potenziamenti di ALMA, e nei prossimi anni l’entrata in funzione dell’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO, riusciranno ad aiutarci sempre di più a comprendere i processi di formazione di pianeti e il ruolo giocato dall’acqua in questo contesto.
Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, è reperibile qui.
